DE102005008617B3 - Brenner mit Flammenüberwachung und Zündeinrichtung zum Erwärmen einer Thermoprozessanlage - Google Patents

Abstract

Es wird von einem Brenner zum Erwärmen einer Thermoprozessanlage ausgegangen, der zur Zufuhr von Brennstoff und Oxidationsmittel zu einem Brennermund ein zentrales Brennerrohr und ein zweites, das zentrale Brennerrohr unter Bildung eines Ringspalts umhüllendes, äußeres Brennerrohr aufweist, der mit einer Hochspannungsquelle zur Erzeugung einer elektrischen Funkenentladung im Bereich des Brennermundes verbunden ist und der mit einer Flammenüberwachungseinrichtung versehen ist, welche einen optoelektronischen Sensor enthält, auf dem optische Strahlung der Brennerflamme auftrifft. Um hiervon ausgehend Zünd- und Flammenüberwachungseinrichtungen bereitzustellen, die sich ohne Beeinträchtigung der Strömungsverhältnisse am Brennermund einfach in bekannte Brennerkonstruktionen integrieren lassen, und einen Brenner anzugeben, der sich durch eine kompakte Bauweise und eine hohe Betriebssicherheit auszeichnet, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das zentrale Brennerrohr als gegenüber dem äußeren Brennerrohr elektrisch isolierte Hohlzündelektrode ausgebildet ist, durch die gleichzeitig die optische Strahlung auf den optoelektronischen Sensor auftrifft.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner zum Erwärmen einer Thermoprozessanlage, der zur Zufuhr von Brennstoff und Oxidationsmittel zu einem Brennermund ein zentrales Brennerrohr und ein zweites, das zentrale Brennerrohr unter Bildung eines Ringspalts umhüllendes, äußeres Brennerrohr aufweist, der mit einer Hochspannungsquelle zur Erzeugung einer elektrischen Funkenentladung im Bereich des Brennermundes verbunden ist, und der mit einer Flammenüberwachungseinrichtung versehen ist, welche einen optoelektronischen Sensor enthält, auf dem optische Strahlung der Brennerflamme auftrifft.
• Derartige Brenner werden zur Erwärmung von Ofenräumen industrieller Thermoprozessanlagen, wie beispielsweise in Wärmebehandlungs- und Schmelzanlagen, oder in thermischen Reaktoren eingesetzt.
• Für den Start der Verbrennungsreaktion werden häufig Zündeinrichtungen verwendet, bei denen ein Zündfunke mittels Hochspannung im Bereich des Brennermundes erzeugt wird. Dabei wird das sich am Brennermund bildende Gasgemisch aus Brenngas und einem Oxidationsmittel durch den Funken gezündet.
• Ein derartiger Brenner ist aus der DE 2 948 048 A1 bekannt. Dabei handelt es sich um einen Rekuperatorbrenner, bestehend aus einem Rekuperator mit Wärmetauscherrippen, der auf der einen Seite von den Ofenabgasen und auf der anderen Seite im Gegenstrom von der zu erwärmenden Verbrennungsluft angeströmt wird. Innerhalb des Rekuperaturrohres ist ein Luftleitzylinder angeordnet, in dem Kühlluft eingeleitet wird, und durch den hindurch ein Zuleitungsdraht für eine Zündelektrode zum Brennermundes verläuft.
• Nachteilig ist hier die Behinderung des Kühlluftstromes im Luftleitzylinder durch diese Einbauten.
• Alternativ dazu wird in der DD 241 457 A1 eine Zündeinrichtung beschrieben, bei der eine mit einer Hochspannungsquelle verbundenes Zündrohr asymmetrisch innerhalb der Brennstoffzuleitung verläuft, das gegenüber der metallischen Wandung der Brennstoffzuleitung elektrisch isoliert ist, und das im Bereich des Brennermundes einen auf die metallische Wandung der Brennstoffzuleitung gerichteten Elektrodenstift trägt, der mit der Wandung eine Funkenstrecke bildet. Zum Zünden der Brennerflamme wird der Funkenstrecke Sauerstoff durch das Zündrohr zugeführt.
• Bedingt durch die asymmetrische Anordnung des Zündrohres im Bereich der Brennstoffzuleitung am Brennermund wird die Brennstoffströmung nachteilig beeinflusst, was zu einer ungleichmäßigen Ausbildung der Flammenform führt.
• Ein weitere Brenner mit Zündeinrichtung ist aus der EP 0 071 963 A1 bekannt. Darin wird ein außenmischender Rohr-in-Rohr-Brenner beschrieben, der ein zentrales metallisches Innenrohr für die Zufuhr von Brennstoff zu einem Brennermund und ein das Innenrohr umgebendes metallisches Außenrohr für die Zufuhr des Oxidationsmittels aufweist. Innenrohr und Außenrohr sind elektrisch voneinander isoliert und mit den Polen einer Hochspannungsquelle verbunden. Im Bereich des Brennermundes ist eine Verengung des Ringspalts zwischen den Brennerrohren vorgesehen, so dass bei Anlegen der Hochspannung eine Entladung im Bereich der Verengung in Form eines Zündfunkens erfolgt.
• Der Einsatz des bekannten Brenners ist jedoch insbesondere beim Einsatz von technischem Sauerstoff als Oxidationsmittel oder Wasserstoff als Brennstoff mit einem hohen Risiko an Fehlzündungen verbunden, weil es durch Verschmutzungen und mehr oder weniger leitfähige Ablagerungen auf den den Ringspalt begrenzenden Wandungen zur Überbrückung der Funkenstrecke und somit zum elektrischen Kurzschluss und fehlenden Zündfunken führt.
• Es ist auch bekannt, das Vorhandensein einer Brennerflamme im Ofenraum auf optischem Wege zu überwachen. Dazu wird von der Brennerflamme emittierte optische Strahlung von einem optoelektronischen Sensor erfasst und der weiteren Auswertung zugeführt.
• Eine derartige Flammen-Überwachungseinrichtung ist aus der DE 44 00 831 A1 bekannt. Der dort beschriebene Brenner besteht aus einem zentralen Zuleitungskanal für Primärsauerstoff der koaxial von einem wassergekühlten Zuleitungskanals für Brennstoff umgeben ist. Außerhalb des Zuleitungskanals für den Brennstoffstrom sind weitere Kanäle für den Hauptsauerstoffstrom angeordnet. Nach dem Zünden verbrennt der Brennstoff mit dem Sauerstoff unter Bildung einer Brennerflamme, die ein ausreichendes Signal für einen UV-Sensor abgibt, der zur Überwachung der Brennerflamme an eine Auswerteeinheit angeschlossen ist. Die Strahlung der Brennerflamme gelangt über das zentrale Innenrohr auf den UV-Sensor.
• In der Regel sind die Einrichtungen für die Flammenüberwachung und die Zündung als separate Einheiten ausgeführt und getrennt voneinander am Brenner montiert.
• Aufgabe der Erfindung ist es, Zünd- und Flammenüberwachungseinrichtungen für einen Brenner bereitzustellen, die sich ohne Beeinträchtigung der Strömungsverhältnisse am Brennermund einfach in bekannte Brennerkonstruktionen integrieren lassen und einen Brenner anzugeben, der sich durch eine kompakte Bauweise und eine hohe Betriebssicherheit auszeichnet.
• Diese Aufgabe wird ausgehend von dem eingangs genannten Brenner erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das zentrale Brennerrohr als gegenüber dem äußeren Brennerrohr elektrisch isolierte Hohlzündelektrode ausgebildet ist, durch die gleichzeitig die optische Strahlung auf den optoelektronischen Sensor auftrifft.
• Das zentrale Brennerrohr ist erfindungsgemäß sowohl Bestandteil der Zündeinrichtung als auch der Überwachungseinrichtung.
• In seiner Funktion in Bezug auf die Zündeinrichtung ist das zentrale Brennerrohr mit der Hochspannungsquelle verbunden und dient als Elektrode, mittels der im Bereich des Brennermundes eine Spannungsdifferenz gegenüber einem Massepotential erzeugt wird, die durch einen Zündfunken entladen wird. Das Massepotential liegt beispielsweise am äußeren Brennerrohr an, gegenübe dem das zentrale Brennerrohr elektrisch isoliert ist. Die elektrische Isolierung ist derart, dass Entladungen innerhalb des Ringspalts vermieden werden.
• Die Hohlzündelektrode ist koaxial zum äußeren Brennerrohr angeordnet, so dass keine den Brennstoff- oder Oxidationsmittelstrom beeinträchtigende Asymmetrie vorhanden ist.
• In seiner Funktion in Bezug auf die Flammenüberwachungseinrichtung bildet das Innenvolumen des zentralen Brennerrohres die optische Übertragungsstrecke oder einen Teil davon für die von der Brennerflamme ausgehende optische Strahlung zum optoelektronischen Sensor. Infolge eines fortwährenden Spülens durch Prozessgas (Brennstoff oder Oxidationsmittel) wird ein Zusetzen des zentralen Brennerrohres vermieden, so dass eine ungestörte optische Übertragung der Signale und damit eine zuverlässige Funktion der Überwachungseinrichtung gewährleistet ist.
• Dadurch, dass die Zünd- und Flammenüberwachungseinrichtung das zentrale Brennerrohr als gemeinsamen Bestandteil haben, ist eine besonders kompakte Bauweise des Brenners inklusive der genannten Einrichtungen möglich.
• Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brenners hat sich besonders bewährt, bei der die Zufuhr des Oxidationsmittels eine Oxidationsmittelkammer umfasst, die das zentrale Brennerrohr unter Bildung einer in den Ringspalt übergehenden Ringkammer umgibt, deren Weite mindestes so groß, vorzugsweise größer ist als die des Ringspalts.
• Hierbei erfolgt die Zufuhr des Oxidationsmittels zum Brennermund über den Ringspalt zwischen zentralem und äußerem Brennerrohr, und die Innenbohrung des zentralen Brennerrohres dient der Zufuhr des Brenngases. Diese Gasführung trägt zum einen zu einer hohen Stabilität der Brennerflamme bei, und zum anderen kann es selbst bei unvorhergesehenen elektrischen Entladungen innerhalb des Ringspalts mangels Anwesenheit eines zündfähigen Gemisches nicht zu Verbrennungsreaktionen kommen.
• Die Oxidationsmittelkammer geht in den Ringspalt über und bildet einen Ringraum, dessen Weite mindestes so groß, vorzugsweise größer ist als die Spalt weite des Ringspalts. Eine größere Weite vermeidet elektrische Überschläge zwischen einer in diesem Bereich nur teilweise isolierten Hohlzündelektrode und der Innenwandung der Oxidationsmittelkammer. Außerdem bewirkt die Verengung des Strömungskanals für das Oxidationsmittel beim Übergang in den Ringspalt eine Beschleunigung und Vergleichmäßigung der Oxidationsmittelströmung.
• Die Isolierung des zentralen Brennerrohres gegenüber dem äußeren Brennerrohr umfasst vorzugsweise ein keramisches Isolierrohr, das sich über das zentrale Brennerrohr unter Belassen einer Freistrecke im Bereich des Brennermundes bis in die Oxidationsmittelkammer erstreckt.
• Abgesehen vom Bereich des Brennermundes erstreckt sich das keramische Isolierrohr somit über die gesamte Länge des Ringspalts zwischen den beiden Brennerrohren und vermeidet so zuverlässig jede Entladung.
• Es hat sich bewährt, wenn in der Oxidationsmittelkammer ein elektrisches Kontaktelement vorgesehen ist, das eine elektrische Verbindung zwischen der Hochspannungsquelle und der Hohlzündelektrode herstellt.
• Die elektrische Verbindung der Hohlzündelektrode zur Hochspannungsquelle erfolgt innerhalb der Oxidationsmittelkammer, da sich diese durch eine im Vergleich zum Ringspalt größere Weite auszeichnet, die elektrische Entladungen innerhalb der Kammer verhindert.
• Im einfachsten Fall ist das elektrische Kontaktelement Bestandteil einer Zündkerze, die in einem Stutzen aufgenommen ist, der sich von der Oxidationsmittelkammer senkrecht zur Brennerlängsachse erstreckt.
• Dadurch ergibt sich ein besonders kompakter Aufbau des erfindungsgemäßen Brenners.
• Es ist eine Halterung vorgesehen, mittels der die Brennerrohre elektrisch voneinander isoliert gehalten werden. Die Halterung weist vorzugsweise eine Flanschverbindung aus einem vorderen Flanschteil und einem hinteren Flanschteil auf, wobei das äußere Brennerrohr an dem vorderen Flanschteil und das zen trale Brennerrohr elektrisch isoliert zwischen den Flanschteilen oder am hinteren Flanschteil gehalten wird.
• Mittels der Flanschverbindung können die Brennerrohre zentriert, fixiert und gegenüber der Umgebung abgedichtet und elektrisch voneinander isoliert gehalten werden. Hierzu wird das äußere Brennerrohr mittelbar oder unmittelbar am vorderen Flanschteil befestigt und das zentrale Brennerrohr mittelbar oder unmittelbar am hinteren Flanschteil oder im Bereich einer elektrischen Isolierung zwischen den Flanschteilen, wobei die Isolierung gleichzeitig als mechanisches Dichtungselement zur Abdichtung des zentralen Brennerrohres nach Außen dienen kann.
• Bevorzugt ist die letztgenannte Variante, bei der zur Fixierung des hinteren Endes des zentralen Brennerrohres eine Aufnahme in einer zwischen den Flanschteilen angeordneten Isolierung vorgesehen ist.
• Zum einen kann mittels der Isolierung das Ende des zentralen Brennerrohres gleichzeitig nach Außen abgedichtet werden, und zum anderen können bei dieser Ausführungsform die beiden Flanschteile mittels metallischer Befestigungselemente miteinander verbunden sein, ohne dass dadurch ein elektrischer Kurzschluss zwischen den Brennerrohren zustande kommt.
• Sofern das hintere Ende des zentralen Brennerrohres in der Aufnahme nach Außen abgedichtet gehalten wird, ist die Aufnahme vorzugsweise gleichzeitig mit einer Zuleitung für den Brennstoff versehen.
• Das zentrale Brennerrohr endet hierbei innerhalb der Aufnahme, die andererseits mit der Zuleitung für den Brennstoff versehen ist. Dadurch ergibt sich eine besonders kompakte Brennerkonstruktion.
• In dem Zusammenhang hat es sich besonders bewährt, wenn das hintere Ende des zentralen Brennerrohres mit einem nach Außen ragenden Bund versehen ist, und die Aufnahme zwei mit ihren Flachseiten aneinander liegende Isolierdichtungen aufweist, zwischen denen der Bund dichtend eingeklemmt ist.
• Die dem vorderen Flanschteil zugewandte, vordere Isolierdichtung weist eine Durchgangsbohrung auf, durch die hindurch sich das mit dem außen ragenden Bund versehene Ende des zentralen Brennerrohres erstreckt. Die hintere Isolierdichtung liegt gegen die vordere so an dass der Bund zwischen den Isolierdichtung eingeklemmt ist und das Brennerrohr dadurch fixiert wird. Im einfachsten Fall handelt es sich um einen umlaufenden Bund, beispielsweise eine Ringscheibe, wobei die Scheibenseitenflächen gleichzeitig als Dichtflächen dienen, über die das Brennerrohr mittels der daran anliegenden Isolierdichtungen nach Außen abgedichtet wird. Die hintere Isolierdichtung weist ebenfalls eine Durchgangsbohrung auf, über die dem zentralen Brennerrohr das Brenngas zugeführt wird. Bei den Isolierdichtungen handelt es sich zum Beispiel um Dichtelemente aus plastisch verformbarem Dichtwerkstoff oder um Keramikteile, die mit einem oder mehreren plastischen Dichtelementen versehen sind.
• Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brenners ist das hintere Flanschteil zur Zufuhr des Brennstoffes mit einem Brennstoffstutzen versehen, dessen Innendurchmesser mindestens so groß ist wie der Innendurchmesser des zentralen Brennerrohres.
• Durch diese Maßnahme wird das geometrische Volumen zur Fortleitung des Brennstoffstroms klein gegenüber dem Volumen des Brennstoff-Zufuhrstutzen gehalten, so dass eine schnelle Zündung sowie unnötig große Brennstoffvolumen aus Sicherheitsgründen innerhalb des Brenners vermieden werden.
• Es hat sich vorteilhaft erwiesen, wenn das hintere Flanschteil eine genau in der Längsachse der Hohlzündelektrode liegende Durchführung aufweist, die mittels einer eingedichteten Quarzglasscheibe nach Außen abgeschlossen ist.
• Die Flammenüberwachungseinrichtung ist am hinteren Flanschteil fixiert und befindet sich in der Längsachse des zentralen Brennerrohres. Hierzu ist das Flanschteil mit einer Durchführung versehen, die eine Verlängerung der Durchführung des zentralen Brennerrohres in Brennerlängsachse bildet. Die Quarzglasscheibe ist für Strahlung über einen großen Wellenlängenbereich durchlässig.
• Die Zündeinrichtung umfasst vorzugsweise eine metallische Gegenelektrode, die im Bereich des Brennermundes mit dem äußeren Brennerrohr verbunden ist, und die unter Beibehaltung eines Spaltes in Richtung des zentralen Brennerrohres ragt.
• Mittels der Gegenelektrode wird der sich ausbildende Zundfunken exakt lokalisiert, indem zur Hohlzündelektrode hin ein Spalt erzeugt wird, über den die Funkentladung abläuft und der somit die Funkenstrecke bildet.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung näher erläutert. Als einzige Figur der Zeichnung zeigt
• 1 eine Ausführungsform eines mit Flammenüberwachungseinrichtung und Zündeinrichtung versehenen Brenners gemäß der Erfindung anhand eine technsichen Zeichnung im Längsschnitt.
• Bei dem in 1 dargestellten Brenner handelt es sich um einen kompakten Wasserstoff-Sauerstoff-Brenner. Der Sauerstoff gelangt vom Sauerstoffeingang 1, in die Sauerstoffkammer 2, in die Sauerstoffzuführung 3 und tritt aus einer als Ringspalt ausgeführten Sauerstoffdüse 4 aus. Die Ringweite der Sauerstoffkammer 2 beträgt 14 mm, und die Spaltweite der Sauerstoffzuführung 3 beträgt 6 mm.
• Die Zuführung des Wasserstoffs erfolgt über den Wasserstoffeingang 5, in den Wasserstoffflansch 20 mit der Durchgangsbohrung 6 in das zentrisch in der Sauerstoffzuführung 3 angeordnete Wasserstoffzuführungsrohr 7 zur Wasserstoffdüse 8. Der Innendurchmesser des Wasserstoffeingangs 5 beträgt 6 mm, und derjenige des Wasserstoffzuführungsrohres 7 beträgt 5 mm.
• Die Sauerstoffkammer 2, die Sauerstoffzuführung 3 und das Wasserstoffzuführungsrohr 7 bestehen aus hitzebeständigem Edelstahl.
• Das Wasserstoffzuführungsrohr 7 ist elektrisch durch ein keramisches Rohr 11 und Isolierdichtscheiben 13 gegen Sauerstoffzuführung 3, Sauerstoffkammer 2, Sauerstoffflansch 14 und dem Wasserstoffflansch 20 isoliert und hat zusätzlich die Funktion einer Zündelektrode.
• Das keramische Rohr 11 wird mit Gegenhaltern 10 auf dem Wasserstoffzuführungsrohr 7 fixiert und auf drei Abstandhaltern 21 zentrisch gelagert. Das Wasser stoffzuführungsrohr 7 wird im hinteren Teil durch die angeschweißte Scheibe 12 und den beiden Isolierdichtungen 13 zentriert.
• Der Wasserstoffflansch 20, die Isolierdichtungen 13 und der Sauerstoffflansch 14 werden durch vier Schrauben 22 zusammengepresst und sorgen für eine Zentrierung des Wasserstoffzuführungsrohres 7 und eine Abdichtung nach Außen.
• Die Zündkerze 16 wird in einer als Rohr mit Innengewinde ausgebildeten Buchse 15 an der Sauerstoffkammer 2 befestigt, wobei sie vertikal zur Sauerstoffkammer 2 verläuft. Der Kontakt der Innenelektrode der Zündkerze 16 mit dem Wasserstoffzuführungsrohr 7 erfolgt mittels Spiraldruckfeder 17. Der Zündstrom fließt ausgehend vom der Sekundärwicklung des Zündtransformators über die Innenelektrode der Zündkerze 16, der Spiraldruckfeder 17, dem Wasserstoffzuführungsrohr 7 bis zur Wasserstoffdüse 8. Direkt an der Mischzone zwischen Sauerstoff und Wasserstoff erfolgt von oben die Zuführung der Masseelektrode 9. Der Zündfunke entsteht in einem sehr kleinen Spalt zwischen Masseelektrode 9 und der zentralen Zündelektrode (dem Wasserstoffzuführungsrohr 7) und zündet das Wasserstoff/Sauerstoffgemisch.
• Die Flamme wird über einen Flammenfühler, welcher an der Halterung 18 am Wasserstoffflansch 20 befestigt ist, überwacht. Die Halterung 18 übernimmt zusätzlich die Funktion der Abdichtung und Befestigung der Quarzglasscheibe 19 am Wasserstoffflansch 20. Das IR-Flammensignal gelangt von der Wasserstoffdüse 8 über das Wasserstoffrohr 7, der Bohrung 6, der eingedichteten Quarzglasscheibe 19 zum IR-Flammenfühler. Die Flammensignale werden in der Flammenlängsachse erzeugt und gelangen parallel und entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Wasserstoffs und des Sauerstoffs durch das Wasserstoffzuführungsrohr 7 auf kürzestem Weg zur optischen Sonde.
• Die Zündeinrichtung umfasst somit eine (in der Zeichnung nicht dargestellte) Hochspannungsquelle, eine Zündkerze 16, eine Hohlzündelektrode in Form des Wasserstoffzuführungsrohrs 7, ein die Hohlzündelektrode umhüllendes Keramikrohr 11, das Sauerstoffzuführungsrohr 3, wobei im Bereich des Brennermundes zwischen der Hohlzündelektrode und dem umhüllenden Sauerstoffzuführungsrohr 3 ein Spalt zur Erzeugung einer elektrischen Funkenstrecke vorhanden ist.
• Der erfindungsgemäße Brenner zeichnet sich durch hohe Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit, niedrige Herstellkosten sowie einen einfachen und robusten Aufbau aus. Er ist insbesondere für Brenner mit niedriger Leistung und als Zündbrenner geeignet.
• Zur hohen Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit trägt die Konstruktion der Zündeinrichtung wesentlich bei. Die Kontaktstelle zwischen Zündkerze 16 und Zündelektrode 7 ist innerhalb der Sauerstoffzuführung in der Sauerstoffkammer 2 angeordnet. Weiterhin ist der Sauerstoffraum und der Wasserstoffraum durch einen Spalt zwischen den beiden Isolierdichtungen 13 und der Scheibe 12 voneinander getrennt. Dies vermeidet bei Leckagen eine Vermischung der Reaktanten unter Druck und die Bildung eines explosiven Gemisches im Brenner. Weiterhin zeichnet sich der Brennstoffraum durch ein sehr geringes geometrisches Volumen aus.
• Durch einen hohen Austrittsimpuls des Sauerstoffs wird der Zündspalt stets freigehalten und die Masseelektrode 9 und der Zündspalt vor Verschmutzung geschützt, so dass eine sichere Zündung gewährleistet ist. Infolge der Zündung direkt in der Mischzone von Wasserstoff und Sauerstoff ergibt sich eine zuverlässige Zündung. Die symmetrische Anordnung der Zuführungsrohre gewährleistet eine gleichmäßige Ausbildung der Brennerflamme.
• Zur Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit des Brenners trägt außerdem die wenig störanfällige und robuste Flammenüberwachung wesentlich bei: Da die Messung durch das Wasserstoffzuführungsrohr 7 erfolgt, ergibt sich ein sehr großes Sichtfeld für den Flammenfühler und somit eine sehr geringe Dämpfung des Flammensignals. Weiterhin wird das Wasserstoffzuführungsrohr 7 durch den hohen Austrittsimpuls des Wasserstoffs vor Verspritzungen mit dem zu erhitzenden Gut geschützt. Der Wasserstoff ist durch die Quarzglasscheibe 19 vom Flammenfühler getrennt. Dies sorgt für eine erhöhte Sicherheit durch Trennung elektrischer Bauteile vom Brennstoff. Zusätzlich ist die Flammenüberwachung durch die Isolierdichtungen ebenfalls thermisch vor Wärmeleitung geschützt.

1

Sauerstoffeingang

2

Sauerstoffkammer

3

Sauerstoffzuführung

4

Sauerstoffdüse

5

Wasserstoffeingang

6

Durchgangsbohrung

7

Wasserstoffzuführungsrohr

8

Wasserstoffdüse

9

Masseelektrode

10

Gegenhalter

11

keramisches Rohr

12

Scheibe

13

Isolierdichtscheiben

14

Sauerstoffflansch

15

Buchse

16

Zündkerze

17

Spiraldruckfeder

18

Halterung

19

Quarzglasscheibe

20

Wasserstoffflansch

21

Abstandhalter

22

Schrauben

Claims (12)

1. Brenner zum Erwärmen einer Thermoprozessanlage, der zur Zufuhr von Brennstoff und Oxidationsmittel zu einem Brennermund ein zentrales Brennerrohr (7) und ein zweites, das zentrale Brennerrohr (7) unter Bildung eines Ringspalts (4) umhüllendes, äußeres Brennerrohr (3) aufweist, der mit einer Hochspannungsquelle zur Erzeugung einer elektrischen Funkenentladung im Bereich des Brennermundes verbunden ist, und der mit einer Flammenüberwachungseinrichtung (18; 19) versehen ist, welche einen optoelektronischen Sensor enthält, auf dem optische Strahlung der Brennerflamme auftrifft, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Brennerrohr (7) als gegenüber dem äußeren Brennerrohr (3) elektrisch isolierte Hohlzündelektrode ausgebildet ist, durch die gleichzeitig die optische Strahlung auf den optoelektronischen Sensor auftrifft.
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr des Oxidationsmittels eine Oxidationsmittelkammer (2) umfasst, die die Hohlzündelektrode (7) unter Bildung einer in den Ringspalt (4) übergehenden Ringkammer umgibt, deren Weite mindestes so groß, vorzugsweise größer ist als die des Ringspalts (4).
3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolierung der Hohlzündelektrode (7) ein keramisches Isolierrohr (11) umfasst, welches das zentrale Brennerrohr (7) umgibt und das sich unter Belassen einer Freistrecke im Bereich des Brennermundes bis in die Oxidationsmittelkammer erstreckt.
4. Brenner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Oxidationsmittelkammer ein elektrisches Kontaktelement (17) vorgesehen ist, das eine elektrische Verbindung zwischen der Hochspannungsquelle und der Hohlzündelektrode (7) herstellt.
5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Kontaktelement (17) Teil einer Zündkerze (16) ist, die in einem Stutzen (15) aufgenommen ist, der sich von der Oxidationsmittelkammer (2) senkrecht zur Brennerlängsachse erstreckt.
6. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halterung vorgesehen ist, mittels der die Brennerrohre (3; 7) elektrisch voneinander isoliert gehalten werden, und die eine Flanschverbindung aus einem vorderen Flanschteil (14) und einem davon elektrisch isolierten hinteren Flanschteil (20) aufweist, wobei das äußere Brennerrohr (3) an dem vorderen Flanschteil (14) und das zentrale Brennerrohr (7) elektrisch isoliert zwischen den Flanschteilen (14; 20) oder am hinteren Flanschteil (20) gehalten wird.
7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fixierung des hinteren Endes des zentralen Brennerrohres (7) eine Aufnahme in einer zwischen den Flanschteilen (14; 20) angeordneten Isolierung (13) vorgesehen ist.
8. Brenner nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme mit einer Zuleitung (5) für den Brennstoff versehen ist, und dass das hintere Ende des zentralen Brennerrohres in der Aufnahme nach Außen abgedichtet gehalten wird.
9. Brenner nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das hintere Ende des zentralen Brennerrohres (7) mit einem nach Außen ragenden Bund (12) versehen ist, und dass die Aufnahme zwei mit ihren Flachseiten aneinander liegende Isolierdichtungen (13) aufweist, zwischen denen der nach Außen ragende Bund (12) dichtend eingeklemmt ist.
10. Brenner nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das hintere Flanschteil (20) zur Zufuhr des Brennstoffes mit einem Brennstoffstutzen (5) versehen ist, dessen Innendurchmesser mindestens so groß ist wie der Innendurchmesser des zentralen Brennerrohres (7).
11. Brenner nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das hintere Flanschteil (20) eine in der Längsachse der Hohlzündelektrode (7) liegende Durchführung aufweist, die mittels einer Quarzglasscheibe (19) nach Außen abgeschlossen ist.
12. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündeinrichtung eine metallische Gegenelektrode (9) umfasst, die im Bereich des Brennermundes mit dem äußeren Brennerrohr (3) verbunden ist, und die unter Beibehaltung eines Spaltes in Richtung des zentralen Brennerrohres (7) ragt.