AT397568B - Atmosphärischer gasbrenner - Google Patents

Description

AT 397 568 B

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen atmosphärischen Gasbrenner gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs.

Ein solcher Brenner ist bekanntgeworden aus der US-PS 4 525 1 41, wobei keine Sekundärluftführung vorgesehen ist, wobei aber beiderseits der Flamme hohle Rohre angeordnet sind, die aus keramischem 5 Material bestehen, die aber nicht von einem Kühlmittel gefüllt und durchsetzt sind.

Weiterhin ist aus dem SU-Erfinderschein 817 390 ein Gasbrenner bekanntgeworden, der aber als reiner Diffusionsbrenner arbeitet, da eine Vormischung mit Primärluft nicht beschrieben ist. Über eine etwa vorhandene Sekundärluftführung fehlen Hinweise. Es ist eine Wasserkühlung vorgesehen, wobei diese Wasserkühlung einmal das Gaszuführungsrohr umschließt und zum anderen an der Außenwand des io Gaszuführungsrohres angeordnet ist.

Bekanntlich entsteht bei Gasbrennern ein nicht zu unterschätzender Ausstoß an thermisch gebildeten Stickoxiden.

Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, den Anteil dieser Stickoxide beim Betrieb solcher Verbrennung zu verringern. 75 Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine erhebliche Verringerung des NOx-Anfalles durch eine stufenweise erfolgende Zufuhr der Verbrennungsluft erzielbar ist und dadurch erzielt werden kann, daß den Brennerflammen die ihnen nach ihrem Austritt aus der Brennerkammer unmittelbar zuströmende sogenannte Sekundärluft nicht unmittelbar an der Flammenwurzel, sondern erst in einem Bereich zugeleitet wird, in dem das Gas-Primärluft-Gemisch bereits weitgehend verbrannt ist. 20 Zur Lösung der Aufgabe sind erfindungsgemäß die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs vorgesehen. Durch diese Maßnahmen gelingt es, die Flamme zu kühlen, und damit wird der Bildung thermischen Stickoxides erheblich entgegengewirkt.

Weiterhin kann mit solchen Sekundärluftführungen erreicht werden, daß die in einer ersten Verbrennungsstufe unmittelbar oberhalb der Gemischaustrittsöffnungen im Zuge einer unvollständigen Verbrennung 25 entstandenen Schadstoffe beziehungsweise unverbrannten Bestandteile der Abgase in einer zweiten Stufe restlos umgesetzt (oxidiert) wird.

In Ausgestaltung der Erfindung werden die Merkmale nach Anspruch 2 vorgeschlagen. Hieraus resultiert eine konstruktiv einfache und damit preiswerte Ausführungsform des Brennerrohres.

Die Merkmale des Anspruchs 3 führen zu einer besonders einfachen Fertigung, da die beiden 30 vorgeformten Bleche sich durch miteinander günstig durch Längsschweißnähte sich zu Brennerrohren beliebig wählbarer Länge verbinden lassen.

Durch die Maßnahmen nach Anspruch 4 ergibt sich eine gute Schutzzone für die erste Stufe der Verbrennung, die von der oberhalb der sichelförmigen Sekundärluftführung zuströmenden Sekundärluft unberührt bleibt. 35 Die Maßnahmen nach Anspruch 5 verbinden die Eigenschaften der Sekundärluftführung mit denen einer zusätzlichen Kühlmittelleitung, um die Ramme insgesamt zu kühlen.

Die Merkmale nach Anspruch 6 ergeben gleichermaßen einen guten Flankenschutz für die Fußpunkte der Flammen gegenüber dem Einfluß der Sekundärluft. Die Merkmale nach Anspruch 7 ergeben eine strömungstechnisch bessere Anpassung der Gestalt der Sekundärluftführung. 40 Die Maßnahmen nach Anspruch 8 führen zu einer optimalen Zuordnung der Sekundärluftzuführung zu der Kühlmitteizuführung und der Anordnung der Gemischaustrittsöffnungen, an denen sich die Flamme bildet.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen veranschaulicht und nachstehend anhand dieser Zeichnungen erläutert. In diesen Zeichnungen zeigen 45 Figur 1 das Prinzip der erfindungsgemäßen Lösung,

Figur 2 die konstruktive Verwirklichung dieses Prinzips in einem Querschnitt durch einen Gasbrenner, Figur 3 bis 6 verschiedenerlei Ausführungsformen solcher nach diesem Prinzip gestalteter Gasbrenner, gleichfalls in Querschnitten, und Rgur 7 die Draufsicht auf einen Teil eines Gasbrenners. so Prinzipiell ist die oberseitige Wandung 1 eines Brennerrohres 2 eines Gasbrenners von Gemischaustrittsöffnungen durchsetzt, an denen die mit dem Gas-Luft-Gemisch gespeisten Brennerflammen 4 ansetzen. Beidseits dieses, meist ebenen, von den Gemischaustrittsöffnungen 3 durchsetzten Bereiches der Brennemohrwandung sind nun die aus flankierenden Wülsten oder dergleichen Erhebungen bestehenden Sekundärluftführungen 6 angeordnet, deren Querschnittskonus so gewählt ist, daß sie die Ströme 5 der 55 Sekundärluft in den oberen Bereich der Brennerflammen 4 leiten, vorzugsweise also in einen Bereich B, der oberhalb des Flammenkernes liegt Dadurch wird eine die Schadstoffemission verringernde, im Bereich B erfolgende Nachverbrennung der bei der Verbrennung des Gas-Primärluft-Gemisches im Flammenbereich A entstehenden Abgase erzielt. 2

Claims (8)

1. AT 397 568 B Die Sekundärluftführungen 6 sind hohl und führen in ihren Hohlräumen ein Kühlmittel, vorzugsweise zu beheizendes Wasser, dessen Wärme sich in Wärmetauschern beliebig verwerten läßt. Die Verbrennung des dem Brennerrohr 2 zugeführten Gas-Primärluft-Gemisches erfolgt nach diesem Prinzip insofern zweistufig, als unmittelbar oberhalb der Gemischaustrittsöffnungen 3 im Bereich A zunächst 5 in einer ersten Stufe nur eine unvollständige Verbrennung des Vorgemisches erfolgt, das eine Luftzahl unterhalb 1 aufweisen kann. Die Abgase dieser unvollkommenen Verbrennung gelangen dann gemeinsam mit unverbranntem Gas in den höheren Bereich B, dem die Sekundärluft zugeleitet wird, und dieses Gemisch mit einer erhöhten, oberhalb 1 liegenden Luftzahl kann dann in diesem höheren Bereich B in der zweiten Stufe einer vollständigen und dementsprechend schadstoffarmen Verbrennung unterzogen werden. io Figur 2 zeigt, wie sich ein Brenner nach dem von Figur 1 dargestellten prinzipiellen Aufbau in der Praxis mit geringem Aufwand herstellen läßt. Dieser Brenner kann aus zwei vorgeformten Blechen 7 und 8 zusammengesetzt werden, wobei das von den Gemischaustrittsöffnungen 3 durchsetzte Blech 7 die Oberseite 1 des Brennerrohres 2 und die gewölbten Oberteile der beiden Sekundärluftführungen 6 verkörpert und das Blech 8 den gewölbten Unterteil des Brennerrohres 2 und die ebenen Unterseiten der 15 beiden Sekundärluftführungen 6 bildet. Diese beiden Bleche 7 und 8 lassen sich problemlos durch längsverlaufende Schweißnähte 9 miteinander zu dem von Hohlräumen durchsetzten Gasbrenner verbinden. Figur 3 zeigt eine Ausführungsform, derzufolge das Brennerrohr 2 von der Wandung eines Brennerstabes mit kreisrundem Querschnitt gebildet wird und an die Flanken dieses Brennerstabes sichelförmig 20 profilierte Sekundärluftführungen 6 ansetzen, die die abgeflachte, von den Gemischaustrittsöffnungen 3 durchsetzte oberseitige Wandung 1 des Brennerrohres 2 seitlich mit senkrechten Wandungen 10 begrenzen. Figur 4 stellt eine Ausführungsform eines Gasbrenners dar, derzufolge beidseits der ebenen, von Gemischaustrittsöffnungen 3 durchsetzten oberseitigen Wandung 1 des Brennerrohres 2 von den Seiten-25 wänden 11 des Brennerrohres 2 verkleidete rohrförmige Kühlmittelleitungen verlaufen, die die Sekundärluftführungen 6 bilden. Figur 5 zeigt ein Brennerrohr 2 mit senkrecht und eben, zueinander parall verlaufenden Seitenwänden 11, an denen als Sekundärluftführungen 6 Kühlmittelführungen flächig anliegend befestigt sind. Ähnlich ist die Ausführungsfqrm nach Figur 6, die sich dadurch unterscheidet, daß die oberen und 30 unteren Bereiche dieser Sekundärluftführungen 6 mit einem etwa halbkreisförmigen Profil ausgerundet sind, um die gezielte Strömung der Sekundärluft zu begünstigen. Ferner ist bei dieser Ausführungsform die oberseitige Wandung 1 des Brennerrohres 2 gewölbt profiliert, um dadurch die Strömungsrichtung der Sekundärluft einfacher in den Bereich B der Brennerflamme 4 zielen zu lassen. Schließlich zeigt Figur 7 eine Ausführungsform, bei der die oberseitige Wandung 1 des von einer Gasdüse 13 über ein Mischrohr 12 35 mit einem Gas-Primärluft-Gemische gespeisten Brennerrohr 2 in Abständen voneinander angeordnete Gruppen von Gemischaustrittsöffnungen 3 aufweist. Bei einem solchen Brennerrohr können auch in den Abständen zwischen diesen Gruppen von Gemischaustrittsöffnungen 3 kühlmittelführende Sekundärluftführungen 6 angeordnet sein, die die längsverlaufenden flankierenden Sekundärluftführungen 6 miteinander zu einem Umlaufsystem verbinden. 40 Patentansprüche 1. Atmosphärischer Gasbrenner mit einem mit einem Gas-Primärluft-Gemisch gespeisten Brennerrohr, dessen Wandung an der Oberseite von Gemischaustrittsöffnungen durchsetzt ist, an denen Brenner- 45 flammen ansetzen, für die in den oberen Bereich dieser Brennerflammen gerichtete, kühlmittelführende Hohlräume einschließende Sekundärluftführungen (6) für diesem Bereich (B) zuzuführende Sekundärluft vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärluftströme (5) in den Bereich der Flammenkeme oder in einen oberhalb dieser Flammenkeme gelegenen Bereich (B) gerichtet sind und daß beidseits der von Gemischaustrittsöffnungen (3) durchsetzten oberseitigen Wandung (1) des so Brennerrohres (2) über das Niveau dieser im wesentlichen ebenen Wandung (1) ausragende Sekundärluftführungen (6) vorgesehen sind, die den Bereich der Flammen (4) seitlich begrenzen.
2. 2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr (2) von einer unterhalb der von den Gemischaustrittsöffnungen (3) durchsetzte Wandung (1) anschließenden Schale gebildet 55 ist, an die beidseits aus über die Wandung (1) hinausragenden Schalen bestehende, kühlmittelführende Sekundärluftführungen (6) ansetzen (Figur 2). 3 AT 397 568 B
3. 3. Gasbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr (2) und die beiden seitlichen Sekundärluftführungen (6) aus zwei vorgeformten Blechen (7, 8) zusammengesetzt sind, von denen ein Blech (7) die von den Gemischaustrittsöffnungen (3) durchsetzte oberseitige Wandung (1) das Brennerrohr (2) und die nach oben gewölbten Oberteile der beiden Sekundärluftführungen (6) und 5 das andere Blech (8) den nach unten gewölbten Unterteil des Brennerrohres (2) und die ebenen Unterseiten der beiden Sekundärluftführungen (6) bildet (Figur 2).
4. 4. Gasbrenner nach Anspruch 1 mit einem runden, vorzugsweise kreisrunden Brennerrohr, dadurch gekennzeichnet daß die an deren Flanken flächig und konform ansetzenden sichelförmig profilierten io Sekundärluftführungen (6) die abgeflachte oberseitige Wandung (1) das Brennerrohr (2) mit senkrechten Wandteilen (10) beidseitig begrenzen (Figur 3).
5. 5. Gasbrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch beidseits der ebenen oberseitigen Wandung (1) das Brennerrohr (2) als Sekundärluftführungen (6) verlaufende, gegebenenfalls verkleidete Kühlmittellei- 15 tungen, zum Beispiel Kühlrohre (Figur 4).
6. 6. Gasbrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch polygonal profilierte, vorzugsweise rechteckig profilierte, an ebenen Flanken eines Brennerrohres (2) flächig anliegende und über deren oberseitige Wandung (1) hinausragende, als Sekundäriuftführungen (6) dienende Kühlmittelführungen (Figur 5). 20
7. 7. Gasbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der obere Bereich dieser Kühlmittelführungen (6) mit einem vorzugsweise halbkreisförmigen Profil ausgerundet ist (Figur 6).
8. 8. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Brennerrohr 25 (2), das in der obenseitigen Wandung (1) mit Abständen voneinander in Gruppen angeordnete Gemischaustrittsöffnungen (3) aufweist, in den Abständen dieser Gruppen quer zur Brennerrohrachse verlaufende kühlmittelführende Sekundärluftführungen (6) angeordnet sind, die die längsverlaufenden, flankierenden, kühlmittelführenden Sekundärluftführungen (6) miteinander zu einem Umlaufsystem verbinden (Figur 7). 30 Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 35 40 45 50 4 55