<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
GASBRANDER VOOR INDU8TRIEOVENS ¯.¯...¯.¯.¯..¯.¯.¯.¯.¯.¯.-
<Desc/Clms Page number 2>
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een brander voor gasvormige brandstoffen, zoals kooksovengas, aardgas of gasvormige koolwaterstofmengsels die in industrieovens worden toegepast, bijvoor- beeld in kamerovens voor het bakken van aardewerk of steengoed, tunnelovens voor klinkers e.d.
Voor dergelijke industrieovens zijn branders bekend waarin het als brandstof dienende gas door een centrale buis en de verbrandings- lucht door een ringvormige ruimte tussen de centrale buis en een gesloten buisvormige mantel wordt toegevoerd. De centrale buis bezit bij het uiteinde één of meer rijen openingen waardoor de verbrandings- lucht de gasstroom bereikt. Ook het omgekeerde principe is bekende bij deze branders is de centraal geplaatste gastoevoerbuis aan het voorste uiteinde gesloten en heeft over zijn omtrek verdeelde openingen waar- door het gas naar buiten stroomt.
De verbrandingslucht wordt door de ringvormige ruimte tussen de centrale gastoevoerbuis en een wijde, aan het vlameinde open buisvormige mantel toegevoerd.
Deze branders hebben het nadeel, dat hun regelgebied betrekke- is lijk nauw begrensde Vooral in geval van een lage belasting en of hoge gas/luchtverhouding'vormt zich bij de openingen waardoor het gas de luchtstroom of omgekeerd de verbrandingslucht de gasstroom bereikt een laminaire stroming. Het aan de brander grenzende deel van de vlam brandt dan met een ondermaat lucht en ontwikkelt roet dat tijdens de verdere verbranding niet meer geheel kan worden verwijderd. Er ontstaat een zwakke, lichtende en sterk roetende vlam die moeilijk te regelen is.
Aan de andere kant resulteert bij het instellen van een lage gas/ luchtverhouding deze onvoldoende stroomverdeling aan de gasuitlaat- openingen in een onstabiele vlam, die zelfs geheel kan verdwijnen. De per bedrijfsgang vereiste voorverhitting in een geregelde, <>xidatieve of reducerende atmosfeer kan daarom maar moeilijk worden bereikt.
De brander volgens de uitvinding bezit eveneens een buisvormige mantel waardoor de verbrandingslucht wordt toegevoerd en een daarin coaxiaal geplaatste, binnen deze buitenste buis eindigende binnenhuis.
<Desc/Clms Page number 3>
uiteinde van de gastoevoer doch binnen het uiteinde van de luchttoevoer geplaatst frontelement. Deze gasbrander biedt het voordeel dat met een sterk wisselende brandatoftoevoer en met tussen betrekkelijk ruime begrenzingen liggende brandstof luchtverhoudingen kan worden gewerkt, zonder dat de vlam onstabiel wordt of merkbare roet ontwikkeling optreedt,
De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van twee door de tekening weergegeven uitvoeringavormen.
Figuur 1 is een langsdoorsnede van een eerste uitvoeringsvorm van een gasbrander volgens de uitvinding en
Figuur 2 is een langsdoorsnede van een tweede uitvoeringsvorm van een gasbrander volgens de uitvinding.
In Figuur 1 is een buisvormige mantel 1 aan het uiteinde omgebogen of door een daaraan bevestigde ring versterkt. Aan het achtereind is een flens 2 aangebracht door middel waarvan de mantel met het toevoerkanaal buis @@ voor de verbrandingslucht is verbonden. Een brandstof/3 loopt door het luchtkanaal heen en is buiten dit kanaal met de brandstofleiding verbonden (niet weergegeven). De brandstofbuis 3 wordt door één of meer rijen nokken die op de omtrek zijn aangebracht, in positie in de buisvormige mantel 1 gehouden. Het uiteinde van de brandstofbuis 3 is voorzien van een ring- vormige kraag 4 die in de stroomrichting is afgeschuind. De kraag eindigt bij het uiteinde van de brandstofbuis zodat de buis 3 een verbrede rand bezit.
Op geringe afstand van het uiteinde van de buis 3 is een frontplaat
5 bevestigd. Deze plaat wordt door een aantal over de omtrek van de buis 3 verdeelde bouten in een zodanige positie gehouden, dat de plaat zich nog binnen het uiteinde van de buisvormige mantel 1 bevindt. De diameter van de frontplaat 5 is ongeveer gelijk aan de buitendiameter van de kraag 4.
De stroom verbrandingslucht wordt in de vernauwing tussen de kraag @ en de buisvormige mantel 1 versneld. Bij het verlaten van de ringvormige ruimte tussen de frontplaat 5 en de buisvormige mantel 1 vormt de lucht- stroom een wervelzone die zich zonder onderbreking om de gehele omtrek van de brander uitstrekt. De brandstofstroom wordt in de ruimte tussen het eindvlak van de kraag en de trontplaat omgebogen en komt onder een rechte hoek met de versnelde luchtstroom in aanraking. In de daarop volgende @
<Desc/Clms Page number 4>
wervelzone vindt dan de plotselinge intensieve vermenging van gas en verbrandingslucht plaats die voor een absoluut roetvrije verbranding vereist is.
De afmetingen van de brandstofbuis 3 en de ringvormige kraag 4 worden zodanig gekozen dat enerzijds het eindvlak van de kraag ten minste even groot is als het oppervlak van de inwendige doorsnede van de brandstofbuis en dat anderzijds de als luchtkanaal dienende ring- vormige ruimte oa de kraag tot ongeveer dé helft van zijn vorige oppervlak in dwarsdoorsnede wordt teruggebracht. De ringvormige ruimte tussen de kraag of de frontplaat 5 en de buisvormige mantel 1 is in dit geval ongeveer een derde van het oppervlak van de inwendige doorsnede van de buisvormige mantel. De afstand van de frontplaat 5 tot het uiteinde van de brandstofbuis 3 is ten hoogste de helft van de breedte van het eindvlak van de ringvormige kraag 4.
De beschreven brander bezit een ruim regelgebied, daar de vorming van de wervelzone vrijwel onafhankelijk is van de doorstroom- hoeveelheid en niet door de verhouding tussen gasstroom en luchtstroom wordt beïnvloed. Het feit dat de wervelzone een sterk geruis produceert is voor vele toepassingen van geen belang. Indien deze geruisontwikke- ling storend werkt, heeft de in Figuur 2 schematisch weergegeven andere uitvoeringsvorm de voorkeur,
Bij de gasbrander volgens Figuur 2 is de frontplaat vervangen door een rond front element 6. Het naar het uiteinde van de buis 3 gekeerde vlak daarvan kan plat zijn of de vorm hebben van een afgeplatte kegel zoals in de tekening weergegeven.
In dit laatste geval wordt het eindvlak van de ringvormige kraag 4 een overeenkomstige kegelvorm gegeven, zodat de grensvlakken van de ringvormige ruimte tussen kraag en trontelement parallel blijven. Het buitenvlak van het front element is konisch ot' bolrond uitgevoerd) bij voorkeur benadert het vlak de vorm van een parabool. Overigens komen de constructie en de afmetingen met de hierboven beschreven uitvoering¯vorm overeen.
Voorbeeld
Een brander volgens Figuur 1 had de volgende afmetingen
<Desc/Clms Page number 5>
inwendige diameter van de buisvormige mantel 100 mm; inwendige diameter van de brandstofbuis 50mm; grootste diameter van de kraag 82 mm; diameter van de frontplaat eveneens 82 mm; afstand tussen kraag en frontplaat 7 mm; afstand van de frontplaat van het uiteinde van de buisvormige mantel 10 mm.
Deze brander werd gebruikt met butaangas en lucht in een N-volume verhouding van 1:28 tot 1:46,, m.a.w. een luchtverhouding van ongeveer 0,9-1,5. De vlam brandde gelijkmatig en zonder roetontvikkeling (roet- getal 0) over het gehele regelgebied van 1,5-50 kg/uur butaan.
<Desc / Clms Page number 1>
EMI1.1
GAS BURNER FOR INDU8TRIE OVENS ¯.¯ ... ¯.¯.¯..¯.¯.¯.¯.¯.¯.-
<Desc / Clms Page number 2>
The present invention relates to a burner for gaseous fuels, such as coke oven gas, natural gas or gaseous hydrocarbon mixtures used in industrial ovens, for example in chamber ovens for baking pottery or stoneware, tunnel ovens for clinkers and the like.
For such industrial furnaces, burners are known in which the gas serving as fuel is supplied through a central tube and the combustion air through an annular space between the central tube and a closed tubular jacket. The central tube has one or more rows of openings at the end through which the combustion air reaches the gas stream. The reverse principle is also known with these burners, the centrally placed gas supply pipe is closed at the front end and has openings distributed over its circumference through which the gas flows out.
The combustion air is supplied through the annular space between the central gas supply pipe and a wide tubular jacket open at the flame end.
These burners have the disadvantage that their control range is relatively narrowly limited. Especially in the case of a low load and / or a high gas / air ratio, a laminar flow forms at the openings through which the gas reaches the air flow or, conversely, the combustion air reaches the gas flow. The part of the flame adjacent to the burner then burns with an undersize of air and develops soot that cannot be completely removed during further combustion. A weak, luminous and strongly sooty flame is created that is difficult to control.
On the other hand, when setting a low gas / air ratio, this insufficient current distribution at the gas outlet openings results in an unstable flame, which may even disappear completely. The preheating required per run in a controlled, oxidative or reducing atmosphere is therefore difficult to achieve.
The burner according to the invention also has a tubular casing through which the combustion air is supplied and an inner tube placed coaxially therein and terminating within this outer tube.
<Desc / Clms Page number 3>
end of the gas supply but front element placed inside the end of the air supply. This gas burner offers the advantage that it is possible to work with a strongly varying fuel supply and with relatively wide limits between fuel and air conditions, without the flame becoming unstable or noticeable soot development.
The invention will now be further elucidated on the basis of two embodiments shown by the drawing.
Figure 1 is a longitudinal section of a first embodiment of a gas burner according to the invention and
Figure 2 is a longitudinal section of a second embodiment of a gas burner according to the invention.
In Figure 1, a tubular sheath 1 is bent at the end or reinforced by an attached ring. A flange 2 is arranged at the rear end, by means of which the jacket is connected to the supply duct tube @@ for the combustion air. A fuel / 3 passes through the air channel and is connected to the fuel line outside this channel (not shown). The fuel tube 3 is held in position in the tubular jacket 1 by one or more rows of cams arranged on the circumference. The end of the fuel tube 3 is provided with an annular collar 4 which is chamfered in the direction of flow. The collar ends at the end of the fuel tube so that the tube 3 has a widened rim.
At a small distance from the end of the tube 3 is a front plate
5 confirmed. This plate is held in such a position by a number of bolts distributed over the circumference of the tube 3 that the plate is still within the end of the tubular jacket 1. The diameter of the front plate 5 is approximately equal to the outside diameter of the collar 4.
The flow of combustion air is accelerated in the constriction between the collar @ and the tubular jacket 1. As it leaves the annular space between the front plate 5 and the tubular jacket 1, the air flow forms a vortex zone which extends without interruption around the entire circumference of the burner. The fuel flow is diverted in the space between the end face of the collar and the vibrating plate and contacts the accelerated air flow at a right angle. In the following @
<Desc / Clms Page number 4>
swirl zone then the sudden intensive mixing of gas and combustion air takes place, which is required for absolutely soot-free combustion.
The dimensions of the fuel pipe 3 and the annular collar 4 are chosen such that, on the one hand, the end face of the collar is at least as large as the internal cross-sectional area of the fuel pipe and, on the other hand, the annular space serving as air duct, including the collar. is reduced to about half of its previous cross-sectional area. The annular space between the collar or the face plate 5 and the tubular jacket 1 is in this case about one third of the internal cross-sectional area of the tubular jacket. The distance from the front plate 5 to the end of the fuel tube 3 is at most half the width of the end face of the annular collar 4.
The burner described has a wide control range, since the formation of the swirl zone is virtually independent of the flow rate and is not influenced by the ratio between gas flow and air flow. The fact that the vortex zone produces a strong noise is of no importance for many applications. If this noise development has a disturbing effect, the other embodiment shown schematically in Figure 2 is preferred,
In the gas burner according to Figure 2, the front plate has been replaced by a round front element 6. The face thereof facing the end of the tube 3 can be flat or have the shape of a flattened cone as shown in the drawing.
In the latter case, the end face of the annular collar 4 is given a corresponding conical shape, so that the boundary surfaces of the annular space between collar and tron element remain parallel. The outer surface of the front element is conical or convex. The surface preferably approximates the shape of a parabola. Otherwise, the construction and dimensions correspond to the embodiment described above.
Example
A burner according to Figure 1 had the following dimensions
<Desc / Clms Page number 5>
internal diameter of the tubular jacket 100 mm; internal diameter of the fuel tube 50mm; largest diameter of the collar 82 mm; diameter of the front plate also 82 mm; distance between collar and front plate 7 mm; distance of the face plate from the end of the tubular jacket 10 mm.
This burner was operated with butane gas and air in an N-volume ratio of 1:28 to 1:46, i.e., an air ratio of about 0.9-1.5. The flame burned evenly and without soot development (soot number 0) over the entire control range of 1.5-50 kg / hour butane.