DE102016119530A1

DE102016119530A1 - Burner with perforated plate

Info

Publication number: DE102016119530A1
Application number: DE102016119530.8A
Authority: DE
Inventors: Manfred Wagner; Matthias Lindig
Original assignee: Beteiligungen Sorg GmbH and Co KG
Current assignee: Beteiligungen Sorg GmbH and Co KG
Priority date: 2016-10-13
Filing date: 2016-10-13
Publication date: 2018-04-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brenner (1) zur Verbrennung von einem Brenngas und einem gasförmigen Oxidanten mit einem Sauerstoffanteil von mindestens 90 Vol.-%. Um Strömungsprobleme zu verhindern und gleichzeitig die Baugröße für den Brenner zu verringern, besitzt der erfindungsgemäße Brenner ein Gehäuse (3), das in einer Längsrichtung (2) an einem Ende eine Brennermündung (4) sowie an einem gegenüberliegenden Ende einen Brenngaszuführabschnitt (6) aufweist.Ferner ist mindestens ein Brenngasrohr (7), das innerhalb des Gehäuses (3) angeordnet ist und sich in der Längsrichtung (2) von dem Brenngaszuführabschnitt (6) bis zu der Brennermündung (4) erstreckt,wobei das Brenngas durch den Brenngaszuführabschnitt (6) und durch das Brenngasrohr (7) zur Brennermündung (4) strömt,wobei in dem Brenngaszuführabschnitt (6) eine Lochplatte (10) vorgesehen ist,die sich senkrecht zu der Längsrichtung (2) erstreckt und eine Vielzahl von durchgehenden Löchern (10a) aufweist,The invention relates to a burner (1) for combustion of a fuel gas and a gaseous oxidant having an oxygen content of at least 90 vol .-%. In order to prevent flow problems and at the same time to reduce the size of the burner, the burner according to the invention has a housing (3) having in a longitudinal direction (2) at one end a burner mouth (4) and at a opposite end a Brenngaszuführabschnitt (6) Further, at least one fuel gas pipe (7) disposed inside the housing (3) and extending in the longitudinal direction (2) from the fuel gas supply section (6) to the burner port (4), the fuel gas being passed through the fuel gas supply section (6 ) and through the fuel gas pipe (7) to the burner mouth (4), wherein in the fuel gas supply (6) a perforated plate (10) is provided which extends perpendicular to the longitudinal direction (2) and has a plurality of through holes (10a) .

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner zur Verbrennung von einem Brenngas und einem gasförmigen Oxidanten mit einem hohen Sauerstoffanteil.The invention relates to a burner for combustion of a fuel gas and a gaseous oxidant having a high oxygen content.

Seit etwa 25 Jahren findet in der Glasschmelzindustrie die Befeuerung von Schmelzen mit Brenngas und einem Gas mit hohem Sauerstoffanteil anstelle von Luft als Oxidant Anwendung. Der Wegfall des Stickstoffs im Oxidant bewirkt auch eine Vermeidung der Bildung unerwünschter Stickoxide, die andernfalls bei den hohen Prozesstemperaturen entstehen würden. Zudem kann bei Glasschmelzanlagen, die mit sauerstoffreichem Oxidanten befeuert werden, auf eine Vorwärmung des Oxidanten verzichtet werden. Dadurch entfallen erhebliche Investitionskosten für ansonsten notwendige Vorwärmaggregate.For approximately 25 years, the firing of melts with fuel gas and a gas with a high oxygen content in place of air as an oxidant has been used in the glass melting industry. The elimination of nitrogen in the oxidant also prevents the formation of unwanted nitrogen oxides, which would otherwise occur at the high process temperatures. In addition, in glass melting plants, which are fired with oxygen-rich oxidants, preheat the oxidant can be dispensed with. This eliminates significant investment costs for otherwise necessary preheating.

Die Verwendung eines sauerstoffreichen Oxidanten zur Befeuerung von Glasschmelzöfen erfordert jedoch die Verwendung angepasster Brenner zur Verbrennung des Brenngases und des Oxidanten. Hohe Austrittsgeschwindigkeiten des Brenngases und des Sauerstoffs aus einer Brennermündung führen zu einer intensiven Drallflamme mit heißem Flammenkern und kurzer Flammenausbreitung. Dadurch tritt eine sehr heiße Kernzone der Flamme auf, die auf einer in dem Glasschmelzofen angeordneten Glasschmelze zur einer Überhitzung, in der Fachsprache auch Reboil genannt, führen kann.However, the use of an oxygen-rich oxidant to fire glass melting furnaces requires the use of adapted burners for combustion of the fuel gas and the oxidant. High exit velocities of the fuel gas and the oxygen from a burner mouth lead to an intense swirl flame with a hot flame core and short flame propagation. As a result, a very hot core zone of the flame occurs, which can lead to overheating, also known as Reboil, on a glass melt arranged in the glass melting furnace.

Aus diesem Grund wird eine möglichst ausgedehnte Flammenausbreitung angestrebt. Eine Reduktion der Austrittsgeschwindigkeit des Brenngases und des Oxidanten führen zu einer stärker verzögerten Verbrennung, einer längeren Flamme und zu einem kälteren Flammenkern. Diese Erkenntnis hat zu der Entwicklung sogenannter Flachflammenbrenner geführt. Solche Brenner besitzen eine sich zum Brennraum hin aufweitende, flache Düse. Ein Nachteil bei solchen Flachbrennern ist jedoch die Instabilität der Strömung des Brenngases und des Oxidanten.For this reason, the widest possible flame propagation is sought. A reduction in the exit velocity of the fuel gas and the oxidant leads to a more delayed combustion, a longer flame and a colder flame kernel. This finding has led to the development of so-called flat flame burners. Such burners have a flat nozzle which widens toward the combustion chamber. However, a disadvantage of such flat burners is the instability of the flow of the fuel gas and the oxidant.

Die Druckschrift US 7,390,189 B2 offenbart einen Brenner für Glasschmelzanlagen, der eine breite Hochtemperatur-Flamme mit geringem Stickoxid-Anteil erzeugt, deren Flammenlänge und Drall besser steuerbar ist. Erdgas tritt in einen Brennstoffeinlassabschnitt ein, strömt durch einen Brennstoffübergangsabschnitt und tritt aus einem Brennstoffauslassabschnitt aus. Der Brennstoffeinlassabschnitt ist ein rundes Rohr, der Brennstoffübergangsabschnitt ein Übergangsabschnitt von rund zu flach und der Brennstoffauslassabschnitt ein Bauteil mit flachem Querschnitt. Der Brennstoffauslassabschnitt weist am Brennstoffauslass ein Seitenverhältnis (Breite:Höhe) von mehr als 2:1 auf. Ein Oxidant wird zu einem Oxidantenauslassabschnitt geleitet, der den flachen Brennstoffauslassabschnitt umgibt.The publication US 7,390,189 B2 discloses a burner for glass melting plants, which produces a wide high-temperature flame with low nitrogen oxide content whose flame length and twist is better controllable. Natural gas enters a fuel inlet portion, flows through a fuel passage portion, and exits a fuel outlet portion. The fuel inlet section is a round tube, the fuel transition section is a transition section from round to flat, and the fuel outlet section is a component with a flat cross section. The fuel outlet portion has an aspect ratio (width: height) of more than 2: 1 at the fuel outlet. An oxidant is passed to an oxidant outlet section surrounding the flat fuel outlet section.

In der Druckschrift EP 0 710 798 B1 ist ein weiterer Flachflammenbrenner gezeigt und beschrieben. Der Brenner weist eine im Allgemeinen flache Gestalt und einen rechteckigen Querschnitt auf. Ein Gehäuse umgibt ein Brennstoffkanal und weist ein Düsenende auf, welcher in einer Ebene mit einem Brennstoff-Düsenende des Brennstoffkanals endet. Erdgas wird in den Brennstoffkanal geleitet, sodass am Düsenende des Gehäuses eine Flamme erzeugt wird, die im Wesentlichen eine flache, dreieckige Gestalt aufweist, die aus einem brennstoffreichen Kern umgeben von einem sauerstoffreichen Mantel besteht. Das Brennstoff-Düsenende ist bis zu 100 cm breit. Hierdurch wird die Intensität der Flamme erhöht, der Wärmeübertrag verbessert und die Emission von Stickoxiden reduziert.In the publication EP 0 710 798 B1 another flat flame burner is shown and described. The burner has a generally flat shape and a rectangular cross-section. A housing surrounds a fuel channel and has a nozzle end terminating in a plane with a fuel nozzle end of the fuel channel. Natural gas is directed into the fuel channel so that a flame is produced at the nozzle end of the housing, which has a substantially flat, triangular shape consisting of a fuel-rich core surrounded by an oxygen-rich mantle. The fuel nozzle end is up to 100 cm wide. This increases the intensity of the flame, improves the heat transfer and reduces the emission of nitrogen oxides.

Die vorgeschlagenen Brenner sind jedoch aufgrund des erforderlichen Übergangsbereichs, in dem sich der Querschnitt auf eine breite, flache Form verändert, vergleichsweise lang. Dies erschwert den Einbau in bestehende Glasschmelzanlagen. Die Baugröße solcher Brenner muss auch bei der Planung neuer Glasschmelzanlagen berücksichtigt werden, wobei der Gesamtraumbedarf unmittelbar die Gesamtkosten beeinflusst.However, the proposed burners are comparatively long due to the required transitional area in which the cross section changes to a broad, flat shape. This complicates the installation in existing glass melting plants. The size of such burners must also be taken into account when planning new glass melting plants, whereby the total space requirement directly influences the overall costs.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, das Auftreten von Strömungsproblemen zu verhindern und gleichzeitig eine kleinere Baugröße für Brenner zu ermöglichen.The object of the present invention is thus to prevent the occurrence of flow problems while allowing a smaller size for burners.

Die obige Aufgabe wird gelöst durch einen Brenner mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The above object is achieved by a burner having the features of claim 1.

Erfindungsgemäß wird ein Brenner mit einem Gehäuse vorgeschlagen, das in einer Längsrichtung an einem Ende eine Brennermündung sowie an einem gegenüberliegenden Ende einen Brenngaszuführabschnitt aufweist, mit mindestens einem Brenngasrohr, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und sich in der Längsrichtung von dem Brenngaszuführabschnitt bis zu der Brennermündung erstreckt, wobei das Brenngas durch den Brenngaszuführabschnitt und durch das Brenngasrohr zur Brennermündung strömt, wobei in dem Brenngaszuführabschnitt eine Lochplatte vorgesehen ist, die sich senkrecht zu der Längsrichtung (und damit zur Strömungsrichtung des Brenngases) erstreckt und eine Vielzahl von durchgehenden Löchern aufweist, und mit mindestens einem Oxidantenkanal im Inneren des Gehäuses, in dem der Oxidant getrennt von dem Brenngas zur Brennermündung strömt.According to the present invention, there is provided a burner having a housing having a burner port in a longitudinal direction at one end and a fuel gas supply section at an opposite end with at least one fuel gas pipe disposed inside the housing and in the longitudinal direction from the fuel gas supply section to the burner port wherein the fuel gas flows through the Brenngaszuführabschnitt and through the fuel gas tube to the burner mouth, wherein in the fuel gas supply section, a perforated plate is provided, which extends perpendicular to the longitudinal direction (and thus to the flow direction of the fuel gas) and having a plurality of through holes, and with at least one oxidant channel in the interior of the housing, in which the oxidant flows separately from the fuel gas to the burner mouth.

Die Strömungsrichtung entspricht der Längsrichtung des Brenners beziehungsweise des Brenngasrohrs und des Oxidantenkanals. Die Lochplatte ist vor dem Eingang des mindestens einen Brenngasrohrs vorgesehen und wird daher von dem Brenngas durchströmt. Das Brenngas strömt insbesondere durch die Löcher der Lochplatte. Die Lochplatte erzeugt einen Staudruck und vergleichmäßigt die Anströmung in das mindestens eine Brenngasrohr. Eine gleichmäßigere Strömung des Brenngases stromabwärts der Lochplatte ist die Folge. Auf diese Weise werden Strömungsinstabilitäten vermieden. Ein sich entlang einer Strömungsrichtung des Brenngases aufweitender Düsenabschnitt ist nicht notwendig. Ebenso wenig ist ein zusätzlicher Übergangsbereich vor der Brennermündung erforderlich. Dadurch kann die Baugröße des Brenners, insbesondere dessen Baulänge, vergleichsweise klein ausfallen.The flow direction corresponds to the longitudinal direction of the burner or the fuel gas tube and the oxidant channel. The perforated plate is provided in front of the entrance of the at least one fuel gas pipe and is therefore flowed through by the fuel gas. The fuel gas flows in particular through the holes of the perforated plate. The perforated plate generates a back pressure and equalizes the flow into the at least one combustion gas pipe. A more uniform flow of the fuel gas downstream of the perforated plate is the result. In this way flow instabilities are avoided. A nozzle section expanding along a flow direction of the fuel gas is not necessary. Nor is an additional transition area in front of the burner mouth required. As a result, the size of the burner, in particular its overall length, can be relatively small.

Als Oxidant steht erfindungsgemäß ein sauerstoffreiches Gasgemisch mit einem Sauerstoffanteil von mehr als 90 Vol-% Sauerstoffanteil zur Verfügung. In diesem Fall kann auf zusätzliche Vorwärmaggregate, wie sie bei der Verwendung von Luft als Oxidanten notwendig sind, verzichtet werden. Zudem wird aufgrund des reduzierten Stickstoffanteils die Bildung von Stickoxiden verringert. Besonders bevorzugt wird eine Oxidant mit mehr als 95 Vol-% Sauerstoffanteil verwendet. Dadurch ist die Stickstoffkonzentration in dem Oxidanten vernachlässigbar und die Bildung von Stickoxiden wird besonders wirksam reduziert.According to the invention, the oxidant is an oxygen-rich gas mixture with an oxygen content of more than 90% by volume oxygen content. In this case, it is possible to dispense with additional preheating units, which are necessary when using air as oxidant. In addition, due to the reduced nitrogen content, the formation of nitrogen oxides is reduced. Particularly preferred is an oxidant with more than 95% by volume oxygen content is used. As a result, the nitrogen concentration in the oxidant is negligible and the formation of nitrogen oxides is particularly effectively reduced.

Indem das Brenngas in dem mindestens einen Brenngasrohr und der Oxidant in dem mindestens einen Oxidantenkanal bis zur Brennermündung getrennt voneinander strömen und sich deshalb nicht miteinander vermischen, wird ein reaktionsfähiges Gasgemisch innerhalb des Brenners vermieden und so einem Flammenrückschlag in den Brenner vorgebeugt. Eine stromabwärts gelegene Öffnung des Brenngasrohrs liegt in Längsrichtung gesehen auf gleicher Höhe oder in etwa auf gleicher Höhe wie eine stromabwärts gelegene Öffnung des Oxidantenkanals und bildet einen Bereich der Brennermündung, während eine Öffnung des Oxidantenkanals einen anderen Bereich der Brennermündung bildet. Das Brenngas und der Oxidant treten also aus verschiedenen Bereichen der Brennermündung aus und reagieren erst danach miteinander.By flowing the fuel gas in the at least one fuel gas tube and the oxidant in the at least one oxidant channel to the burner mouth separated from each other and therefore do not mix with each other, a reactive gas mixture is avoided within the burner, thus preventing a flashback in the burner. A downstream opening of the fuel gas tube is longitudinally level with or at about the same level as a downstream opening of the oxidant channel and forms a portion of the burner port, while an opening of the oxidant channel forms another portion of the burner port. The fuel gas and the oxidant thus emerge from different areas of the burner mouth and only then react with each other.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Vielzahl von durchgehenden Löchern gleichmäßig in einem Raster in der Lochplatte angeordnet ist. Dadurch wird verhindert, dass sich in Strömungsrichtung direkt vor und/oder hinter der Lochplatte senkrecht zur Längsrichtung ausgedehnte Zonen mit besonders niedriger oder hoher Brenngasströmung ausbilden.In a preferred embodiment of the invention, the plurality of through holes is arranged uniformly in a grid in the perforated plate. This prevents that formed in the flow direction directly in front of and / or behind the perforated plate perpendicular to the longitudinal direction extended zones with particularly low or high fuel gas flow.

In einer Weiterbildung der Erfindung beträgt ein freier Querschnitt der Lochplatte zwischen 25 % und 45 %, besonders bevorzugt zwischen 30 % und 40 %, ganz besonders bevorzugt zwischen 33 % und 37 %. Der freie Querschnitt ergibt sich aus dem Gesamtflächeninhalt des Querschnitts der durchgehenden Löcher im Verhältnis zu der Fläche der Lochplatte. Aufgrund dieser Querschnittsverringerung entsteht im Brenngaszuführabschnitt vor der Lochplatte ein Staudruck, der groß genug ist, um das Brenngas in alle Löcher zu verteilen, insbesondere auch auf die in der Lochplatte seitlich außen liegenden Löcher. Die Lochplatte mit dem oben angegebenen freien Querschnitt bewirkt eine Kombination von ausreichendem Staudruck und gleichmäßig in einem Raster angeordneten Löchern und ist deshalb vorteilhaft für eine gleichmäßige Verteilung des Brenngases hinter der Lochplatte.In a development of the invention, a free cross section of the perforated plate is between 25% and 45%, particularly preferably between 30% and 40%, very particularly preferably between 33% and 37%. The free cross section results from the total surface area of the cross section of the through holes in relation to the area of the perforated plate. Due to this cross-sectional reduction arises in Brenngaszuführabschnitt before the perforated plate a dynamic pressure which is large enough to distribute the fuel gas in all holes, especially on the side in the perforated plate outside holes. The perforated plate with the above-mentioned free cross section causes a combination of sufficient back pressure and uniformly arranged in a grid holes and is therefore advantageous for a uniform distribution of the fuel gas behind the perforated plate.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beträgt ein Lochversatz benachbarter Löcher, d.h. der Abstand der Mittelpunkte benachbarter Löcher, zwischen 5 mm und 15 mm, besonders bevorzugt zwischen 6 und 10 mm. Dieser Lochversatz so dimensioniert, dass - im Verhältnis zu den Dimensionen des Brenners und des Brenngasrohrs - eine ausreichend gleichmäßige Verteilung des Brenngases hinter der Lochplatte gewährleistet wird.In a further embodiment of the invention, a hole offset of adjacent holes, i. the distance between the centers of adjacent holes, between 5 mm and 15 mm, more preferably between 6 and 10 mm. This hole offset dimensioned so that - in relation to the dimensions of the burner and the fuel gas pipe - a sufficiently uniform distribution of the fuel gas is ensured behind the perforated plate.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Löcher in einem Raster von parallelen, z.B. horizontalen oder vertikalen Reihen gebildet, wobei die Löcher benachbarter Reihen entlang einer Reihenrichtung versetzt angeordnet sind. Beispielsweise ist ein Loch einer zweiten Reihe in der Richtung der Reihe etwa im Bereich der Hälfte des Abstands zweier Löcher einer benachbarten, ersten Reihe angeordnet. In einer wiederum parallelen, dritten Reihe sind die Löcher entlang der Reihenrichtung in diesem Beispiel wieder wie in der ersten Reihe angeordnet. Dies bedeutet, dass die benachbarten Löcher jeweils ein Dreieck ausbilden. Der Lochabstand ist in Richtung der Reihe in jeder Reihe gleich. Diese Struktur ermöglicht einen idealen freien Querschnitt der Lochplatte bei gleichzeitig guter mechanischer Stabilität und einfacher Herstellbarkeit.In a particularly preferred embodiment of the invention, the holes are arranged in a grid of parallel, e.g. formed horizontal or vertical rows, wherein the holes of adjacent rows are arranged offset along a row direction. For example, a hole of a second row in the direction of the row is arranged approximately in the region of half the distance between two holes of an adjacent, first row. In a turn parallel third row, the holes along the row direction in this example are again arranged as in the first row. This means that the adjacent holes each form a triangle. The hole spacing is the same in the row in each row. This structure allows an ideal free cross-section of the perforated plate with simultaneously good mechanical stability and ease of manufacture.

Bevorzugt sind die Löcher als Rundbohrungen ausgeführt. Dadurch ist eine einfache und kostengünstige Herstellung möglich. Durch den gleichmäßigen, kreisförmigen Querschnitt der Löcher werden Verwirbelungen des Brenngases durch die Ränder der Löcher vermieden. Besonders bevorzugt weisen die Löcher einen Lochdurchmesser von 1,5 mm bis 6 mm auf. Überaus bevorzugt liegt der Lochdurchmesser in einem Bereich von 2,5 mm bis 5,5 mm. Dadurch ist die Querschnittsfläche der Löcher so groß, dass die Strömung des Brenngases durch die Löcher auch bei höherem Staudruck nicht durch Randeffekte an den Außenrändern der Löcher zusätzlich verwirbelt wird. Zugleich sind die Löcher aber klein genug, um den für die Verteilung des Brenngases notwendigen Staudruck bei üblichen Durchsätzen von Brenngas sicherzustellen.Preferably, the holes are designed as round holes. As a result, a simple and inexpensive production is possible. The uniform, circular cross section of the holes avoids turbulence of the fuel gas through the edges of the holes. Particularly preferably, the holes have a hole diameter of 1.5 mm to 6 mm. Most preferably, the hole diameter is in a range of 2.5 mm to 5.5 mm. As a result, the cross-sectional area of the holes is so large that the flow of the fuel gas through the holes is not additionally swirled by edge effects on the outer edges of the holes, even at a higher dynamic pressure. At the same time, however, the holes are small enough for distribution of the fuel gas to ensure the necessary back pressure at normal throughputs of fuel gas.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich die Lochplatte senkrecht zu der Längsrichtung über den gesamten Innenquerschnitt des Brenngaszuführabschnitts. Dann kann kein Teil des Brenngases außen an der Lochplatte vorbeiströmen, sondern das gesamte Brenngas muss durch die durchgehenden Löcher der Lochplatte hindurchströmen. Auf diese Weise wird eine besonders zuverlässige und genaue Kontrolle der Strömung des Brenngases im Bereich der Lochplatte erreicht. Der Innenquerschnitt des Brenngaszuführabschnitts kann durch den Innenquerschnitt des Gehäuses gebildet werden.In a further advantageous embodiment, the perforated plate extends perpendicular to the longitudinal direction over the entire inner cross section of the Brenngaszuführabschnitts. Then no part of the fuel gas can flow past the outside of the perforated plate, but the entire fuel gas must flow through the through holes of the perforated plate. In this way, a particularly reliable and accurate control of the flow of the fuel gas in the region of the perforated plate is achieved. The inner cross section of the fuel gas supply section can be formed by the inner cross section of the housing.

Bevorzugt beträgt eine Dicke der Lochplatte in Längsrichtung zwischen 0,5 mm und 5 mm, besonders bevorzugt zwischen 1,5 mm und 2,5 mm. Dadurch weist die Lochplatte einerseits eine ausreichende mechanische Stabilität auf und ist andererseits kompakt, leicht und günstig herzustellen.A thickness of the perforated plate in the longitudinal direction is preferably between 0.5 mm and 5 mm, particularly preferably between 1.5 mm and 2.5 mm. As a result, the perforated plate on the one hand on a sufficient mechanical stability and on the other hand compact, easy and inexpensive to manufacture.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Lochplatte in Längsrichtung in einem Abstand von 15 mm bis 35 mm, besonders bevorzugt von 18 mm bis 24 mm, vor dem Eingang des mindestens einen Brenngasrohrs angeordnet. Hierdurch wird eine kurze Baulänge des Brenners erreicht. Das Brenngas strömt an einer Rückseite der Lochplatte nur aus den durchgehenden Löchern aus. Die Strömung des Brenngases ist daher direkt hinter der Lochplatte quer zur Längsrichtung inhomogen. Nach dem angegebenen Abstand haben sich die aus den einzelnen Löchern ausgetretenen Strömungen des Brenngases jedoch so weit aufgeweitet, dass die gesamte Strömung des Brenngases quer zur Längsrichtung ausreichend homogen verteilt ist. Vorteilhaft ist weiterhin, die Lochplatte in einem Abstand von 30 mm bis 40 mm von der Achse der Brenngaszuleitung, die in den Brenngaszuführabschnitt mündet, anzuordnen.In a further development of the invention, the perforated plate is arranged in the longitudinal direction at a distance of 15 mm to 35 mm, particularly preferably from 18 mm to 24 mm, in front of the inlet of the at least one fuel gas tube. As a result, a short overall length of the burner is achieved. The fuel gas flows at a back of the perforated plate only from the through holes. The flow of the fuel gas is therefore inhomogeneous directly behind the perforated plate transversely to the longitudinal direction. However, after the specified distance, the flows of the fuel gas which have leaked out of the individual holes have expanded so far that the entire flow of the fuel gas is distributed sufficiently homogeneously transversely to the longitudinal direction. It is also advantageous, the perforated plate at a distance of 30 mm to 40 mm from the axis of the fuel gas supply line, which opens into the Brenngaszuführabschnitt to arrange.

In einer weiteren Ausführungsform sind die einzelnen Löcher der Vielzahl von durchgehenden Löchern der Lochplatte gleich geformt und gleich groß. Aufgrund des Drucks des Brenngases stromaufwärts der Lochplatte werden dadurch alle durchgehenden Löcher in etwa gleich stark von dem Brenngas durchströmt.In a further embodiment, the individual holes of the plurality of through holes of the perforated plate are the same shape and the same size. As a result of the pressure of the fuel gas upstream of the perforated plate, all the through holes through which the fuel gas flows are approximately equally traversed.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Innenquerschnitt des Gehäuses entlang der Längsrichtung im Wesentlichen konstant. Das vereinfacht die Herstellung des Brenners. Zudem kann auch der Außenquerschnitt des Gehäuses in einem stromabwärtigen Bereich im Wesentlichen konstant sein. Da sich das Gehäuse entlang der Längsrichtung in diesem Bereich nicht verbreitert, kann der Brenner problemlos in eine passend geformte Aussparung in einer Wand eines Glasschmelzofens eingesetzt oder aus ihr herausgezogen werden. Besonders bevorzugt ist der Innenquerschnitt des Gehäuses im Wesentlichen rechteckförmig, oval oder als Langloch ausgebildet. Diese Formen sind besonders einfach zu produzieren.In a further advantageous embodiment, the inner cross section of the housing along the longitudinal direction is substantially constant. This simplifies the production of the burner. In addition, the outer cross section of the housing in a downstream region may be substantially constant. Since the housing does not widen along the longitudinal direction in this area, the burner can be easily inserted into or pulled out of a suitably shaped recess in a wall of a glass melting furnace. Particularly preferably, the inner cross section of the housing is substantially rectangular, oval or formed as a slot. These shapes are particularly easy to produce.

Bevorzugt bildet eine Innenseite des Gehäuses zugleich eine Begrenzung des Oxidantenkanals. So kann der Brenner kostengünstiger hergestellt werden. Zudem kühlt der durch den Oxidantenkanal strömende Oxidant im Betrieb direkt das Gehäuse, was die Lebensdauer des Brenners verlängert. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn der Innenquerschnitt des Gehäuses entlang der Längsrichtung im Wesentlichen konstant bleibt, weil dadurch eine gleichmäßige Strömung des Oxidanten im Oxidantenkanal gefördert wird.Preferably, an inner side of the housing also forms a boundary of the oxidant channel. Thus, the burner can be produced more cheaply. In addition, the oxidant flowing through the oxidant channel directly cools the housing during operation, which extends the life of the burner. In this case, it is particularly advantageous if the inner cross-section of the housing remains substantially constant along the longitudinal direction, because this promotes a uniform flow of the oxidant in the oxidant channel.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Querschnitt des mindestens einen Brenngasrohrs im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet und entlang der Längsrichtung konstant. Dadurch ist sichergestellt, dass das Brenngas gleichmäßig und kontrolliert aus der Brennermündung austritt.In a development of the invention, the cross section of the at least one fuel gas tube is substantially circular and constant along the longitudinal direction. This ensures that the fuel gas exits the burner mouth evenly and in a controlled manner.

Besonders bevorzugt hat das mindestens eine Brenngasrohr einen Innendurchmesser, der zwischen 20 mm und 60 mm, besonders bevorzugt zwischen 35 mm und 45 mm, liegt. Es hat sich gezeigt, dass diese Dimensionierung einen zuverlässigen und effizienten Betrieb des Brenners ermöglicht.Particularly preferably, the at least one fuel gas tube has an inner diameter which is between 20 mm and 60 mm, particularly preferably between 35 mm and 45 mm. It has been found that this dimensioning enables a reliable and efficient operation of the burner.

Bevorzugt begrenzt eine sich quer zur Längsrichtung erstreckende Trennwand den Brenngaszuführabschnitt in Längsrichtung zu der Brennermündung hin und trennt ihn von dem mindestens einen Oxidantenkanal ab. Damit wird eine sichere Trennung von Oxidant und Brenngas vor der Brennermündung bewirkt.Preferably, a transverse wall extending transversely to the longitudinal direction bounds the Brenngaszuführabschnitt in the longitudinal direction to the burner port and separates it from the at least one oxidant channel. This ensures a safe separation of oxidant and fuel gas in front of the burner mouth.

Besonders bevorzugt ist in der Trennwand mindestens ein durchgehendes Trennwandloch vorgesehen. Durch das mindestens eine Trennwandloch ist das mindestens eine Brenngasrohr geführt. Das mindestens eine Trennwandloch kann auch den Eingang (also ein stromaufwärtiges Ende) des mindestens einen Brenngasrohrs bilden.Particularly preferably, at least one continuous partition hole is provided in the partition wall. Through the at least one partition wall hole that is guided at least one fuel gas pipe. The at least one partition hole may also form the entrance (ie, an upstream end) of the at least one fuel gas pipe.

In einer vorteilhaften Ausführungsform umgibt der mindestens eine Oxidantenkanal das mindestens eine Brenngasrohr außen. So kann das Brenngasrohr nicht nur von innen durch das Brenngas, sondern auch von außen durch den vorbeiströmenden Oxidanten gekühlt werden. Zudem wird das an der Brennermündung austretende Brenngas von einem Mantel aus dem aus der Brennermündung austretenden Oxidanten quer zur Längsrichtung rundherum umschlossen. Das ermöglicht eine besonders stabile Flamme. Außerdem vermischen sich das Brenngas und der Oxidant außerhalb des Brenners über eine längere Strecke, wodurch eine länger gestreckte Flamme und eine gleichmäßigere Temperaturverteilung ohne übermäßig heiße Kernzonen erreicht werden. Dies steigert die Effizienz und verringert die Bildung von Stickoxiden noch weiter. Dabei muss der Oxidantenkanal das mindestens eine Brenngasrohr nicht entlang dessen voller Ausdehnung in Längsrichtung umgeben. Insbesondere kann ein Teil des mindestens einen Brenngasrohrs in den Brenngaszuführabschnitt hineinragen. Besonders bevorzugt strömt der Oxidant in dem Oxidantenkanal im Wesentlichen parallel zu dem Brenngasrohr. Dadurch ist der Brenner kompakt und einfach herstellbar. Zudem tritt das Brenngas aus dem Brenngasrohr parallel mit dem Oxidant aus dem Oxidantenkanal aus der Brennermündung aus, was eine gleichmäßige Flammengestalt zur Folge hat.In an advantageous embodiment, the at least one oxidant channel surrounds the at least one fuel gas pipe on the outside. Thus, the fuel gas tube can be cooled not only from the inside by the fuel gas, but also from the outside by the passing oxidant. In addition, the fuel gas emerging at the burner mouth is enclosed by a jacket of the oxidant emerging from the burner mouth transversely to the longitudinal direction. This allows a particularly stable flame. In addition, mix the fuel gas and the oxidant outside the burner over a longer distance, whereby a longer extended flame and a more uniform temperature distribution can be achieved without excessively hot core zones. This increases the efficiency and further reduces the formation of nitrogen oxides. In this case, the oxidant channel does not have to surround the at least one fuel gas pipe along its full extent in the longitudinal direction. In particular, a part of the at least one fuel gas pipe may protrude into the fuel gas supply section. Particularly preferably, the oxidant flows in the oxidant channel substantially parallel to the fuel gas tube. As a result, the burner is compact and easy to produce. In addition, the fuel gas exits the fuel gas tube in parallel with the oxidant from the oxidant channel from the burner mouth, resulting in a uniform flame shape.

Bevorzugt sind innerhalb des Gehäuses mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei, besonders bevorzugt drei Brenngasrohre, nebeneinander angeordnet. Durch mehrere nebeneinander angeordnete Brenngasrohre wird die Breite der Flamme des Brenners vergrößert. Eine flache, breite Flamme wird erzeugt, ohne dass das Ende eines einzelnen Brenngasrohrs an der Brennermündung flach und breit ausgeführt sein muss. Es ist vielmehr vorteilhaft, mehrere Brenngasrohre mit einfachem, bevorzugt kreisförmigem Querschnitt nebeneinander anzuordnen, denn zum Erreichen einer breiteren Flamme muss nur ein weiteres Brenngasrohr hinzugefügt werden. Dies vereinfacht die Skalierbarkeit der Flammenbreite im Rahmen der Planung und Herstellung von Brennern mittels einfach herstellbarer Elemente.At least two, preferably at least three, more preferably three fuel gas tubes are preferably arranged side by side within the housing. By several juxtaposed fuel gas pipes, the width of the flame of the burner is increased. A flat, wide flame is created without the end of a single fuel gas tube at the burner mouth having to be made flat and wide. Rather, it is advantageous to arrange a plurality of fuel gas pipes with a simple, preferably circular cross-section next to one another, because to achieve a wider flame, only one further fuel gas pipe has to be added. This simplifies the scalability of the flame width as part of the design and manufacture of burners by means of easily manufacturable elements.

Die mindestens zwei Brenngasrohre können nebeneinander entlang einer Linie angeordnet sein. Wenn mehr als zwei Brenngasrohre vorgesehen sind, können diese auch anders angeordnet sein, beispielsweise entlang zweier übereinander angeordneter Linien oder rasterförmig.The at least two fuel gas pipes may be arranged side by side along a line. If more than two fuel gas tubes are provided, they can also be arranged differently, for example along two superimposed lines or grid-shaped.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brenners die mindestens zwei Brenngasrohre voneinander beabstandet und der Oxidantenkanal ist derart ausgebildet, dass die Brenngasrohre jeweils von dem Oxidanten umströmt werden. Die sie sich bezüglich der einzelnen Brenngasrohre ergebenden Vorteile wurden bereits zuvor erläutert. Durch den Abstand der Brenngasrohre senkrecht zu der Längsrichtung kann die Flammengestalt eingestellt werden. Besonders bevorzugt ist ein Abstand zwischen den mindestens zwei Brenngasrohren kleiner als eine Breite eines der Brenngasrohre senkrecht zur Strömungsrichtung. Dann tritt genau zwischen benachbarten Brenngasrohren nur ein kleiner Oxidantenteilstrom aus der Brennermündung aus, der schnell aufgebraucht beziehungsweise verbrannt ist, sodass die Gestalt der Flamme der eines Flachbrenners ähnelt, aber zugleich die oben erwähnten Vorteile gewährleistet sind.In a particularly advantageous embodiment of the burner according to the invention the at least two fuel gas tubes spaced from each other and the oxidant channel is formed such that the fuel gas pipes are respectively flowed around by the oxidant. The advantages they have for the individual fuel gas pipes have already been explained above. By the distance of the fuel gas pipes perpendicular to the longitudinal direction, the flame shape can be adjusted. Particularly preferably, a distance between the at least two fuel gas tubes is smaller than a width of one of the fuel gas tubes perpendicular to the flow direction. Then just between adjacent fuel gas tubes exits only a small Oxidantenteilstrom from the burner mouth, which is quickly used up or burned, so that the shape of the flame is similar to a flat burner, but at the same time the advantages mentioned above are guaranteed.

Besonders bevorzugt beträgt ein Abstand zwischen den Außenwänden zweier benachbarter Brenngasrohre zwischen 5 mm und 30 mm, überaus bevorzugt zwischen 12 mm und 20 mm. Damit sind eine ausreichende Kühlung der einander gegenüberliegenden Seiten der Brenngasrohre und eine besonders günstige Gestalt der Flamme sichergestellt.Particularly preferred is a distance between the outer walls of two adjacent fuel gas pipes between 5 mm and 30 mm, more preferably between 12 mm and 20 mm. For a sufficient cooling of the opposite sides of the fuel gas pipes and a particularly favorable shape of the flame are ensured.

Bevorzugt weist der erfindungsgemäße Brenner eine Durchsatzleistung von 100 Nm³/h bis 150 Nm³/h Brenngas, besonders bevorzugt von 110 Nm³/h bis 130 Nm³/h Brenngas, auf. Die Angaben sind bezogen auf einen Normalzustand bei einer Temperatur von 0° C und einen Druck von 1013,25 hPa. Es hat sich gezeigt, dass derart dimensionierte Brenner ausreichend Leistung für den Betrieb in Glasschmelzanlagen aufweisen und dabei vergleichsweise effizient zu betreiben sind.Preferably, the burner according to the invention has a throughput of 100 Nm ³ / h to 150 Nm ³ / h fuel gas, more preferably from 110 Nm ³ / h to 130 Nm ³ / h fuel gas, on. The data are based on a normal state at a temperature of 0 ° C and a pressure of 1013.25 hPa. It has been shown that such sized burners have sufficient power for operation in glass melting plants and are relatively efficient to operate.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.The invention will be explained below with reference to embodiments and with reference to the figures. All described and / or illustrated features alone or in any combination form the subject matter of the invention, regardless of their summary in the claims or their back references.

Es zeigen schematisch:

1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Brenners in einer ersten Längsschnittebene,
2 einen Längsschnitt des Brenners gemäß 1 in einer zweiten Längsschnittebene 13 (siehe 1), die senkrecht zur ersten Längsschnittebene liegt
3 einen Querschnitt des Brenners gemäß 1 in einer ersten Querschnittebene 15, die in 2 gezeigt ist,
4 einen Querschnitt des Brenners gemäß 1 in einer zweiten Querschnittebene.

They show schematically:

1 a longitudinal section of a burner according to the invention in a first longitudinal section plane,
2 a longitudinal section of the burner according to 1 in a second longitudinal section plane 13 (see 1 ), which is perpendicular to the first longitudinal section plane
3 a cross section of the burner according to 1 in a first cross-sectional plane 15, which in 2 is shown
4 a cross section of the burner according to 1 in a second cross-sectional plane.

Ein Gehäuse 3 des in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Brenners 1 erstreckt sich entlang einer Längsrichtung 2 und weist an einem Ende eine Brennermündung 4 auf. Der Brenner besitzt weiter eine Brenngaszuleitung 5, die in einen Brenngaszuführabschnitt 6 des Brenners 1 mündet, wobei der Brenngaszuführabschnitt 6 an einem der Brennermündung 4 gegenüber liegenden Ende des Gehäuses 3 vorgesehen ist. Entlang der Längsrichtung 2, die zugleich eine Strömungsrichtung des Brenngases im Brenner 1 bildet, ist im Brenngaszuführabschnitt 6 hinter der Brenngaszuleitung 5 eine Lochplatte 10 vorgesehen, welche senkrecht zur Längsrichtung 2 angeordnet ist. Die Lochplatte 10 weist eine Vielzahl von durchgehenden Löchern 10a auf. Von einem stromabwärts der Lochplatte 10 liegenden Bereich des Brenngaszuführabschnitts 6 erstrecken sich entlang der Längsrichtung 2 drei Brenngasrohre 7 (siehe 2) bis zur Brennermündung 4. Ein stromabwärtiges, offenes Ende der Brenngasrohre 7 bildet einen ersten Bereich der Brennermündung 4.A housing 3 of in 1 illustrated burner according to the invention 1 extends along a longitudinal direction 2 and has a burner port 4 at one end. The burner also has a fuel gas supply line 5 into a fuel gas supply section 6 of the burner 1 opens, the Brenngaszuführabschnitt 6 at one of the burner mouth 4 opposite end of the housing 3 is provided. Along the longitudinal direction 2 , which at the same time a flow direction of the fuel gas in the burner 1 is in the fuel gas supply section 6 behind the fuel gas supply line 5 a perforated plate 10 provided, which perpendicular to longitudinal direction 2 is arranged. The perforated plate 10 has a variety of through holes 10a on. From one downstream of the perforated plate 10 lying region of the fuel gas supply section 6 extend along the longitudinal direction 2 three fuel gas pipes 7 (please refer 2 ) to the burner mouth 4 , A downstream, open end of the fuel gas pipes 7 forms a first area of the burner mouth 4 ,

Auf einer Seite des Brenners 1 mit der Brennermündung 4 bildet ein Raum im Inneren des Gehäuses 3, der nicht von Brenngasrohren 7 eingenommen wird, einen Oxidantenkanal 9 aus. Genauer wird der Oxidantenkanal 9 quer zur Längsrichtung 2 nach außen durch das Gehäuse 3 begrenzt. Ein offenes, stromabwärtiges Ende des Oxidantenkanals 9 bildet einen zweiten Bereich der Brennermündung 4.On one side of the burner 1 with the burner mouth 4 forms a space inside the case 3 that is not from fuel gas pipes 7 is taken, an oxidant channel 9 out. More specifically, the oxidant channel 9 transverse to the longitudinal direction 2 out through the housing 3 limited. An open, downstream end of the oxidant channel 9 forms a second area of the burner mouth 4 ,

An einer Außenseite des Gehäuses 3 ist im Bereich des Brenngaszuführabschnitts 6 eine Flanschverbindung 12 angeordnet. Mittels der Flanschverbindung 12 werden ein Flansch eines mündungsseitigen Gehäuseteiles mit der Brennermündung 4 und ein Flansch eines mündungsabgewandten Gehäuseteiles lösbar miteinander verbunden und bilden zusammen das Gehäuse 3. Die Flanschverbindung 12 ermöglicht den Einbau und den Wechsel der Lochplatte 10.On an outside of the housing 3 is in the range of Brenngaszuführabschnitts 6 a flange connection 12 arranged. By means of the flange connection 12 be a flange of a mouth-side housing part with the burner port 4 and a flange of a mouth facing away from the housing part releasably connected together and together form the housing 3 , The flange connection 12 allows installation and replacement of the perforated plate 10 ,

Der Oxidant wird dem Oxidantenkanal 9 an einem der Brennermündung 4 gegenüber liegenden Ende über eine Oxidantenzuleitung 8 zugeführt. Die Oxidantenzuleitung 8 mündet dort in den Oxidantenkanal 9 des Brenners 9. Der Oxidant durchströmt nach seinem Eintritt den Oxidantenkanal 9 parallel zu den Brenngasrohren 7, also entlang der Längsrichtung 2, und tritt im Bereich der Brennermündung 4 aus dem Oxidantenkanal 9 aus.The oxidant becomes the oxidant channel 9 at one of the burner mouth 4 opposite end via an oxidant feed line 8th fed. The Oxidantenzuleitung 8 opens there in the oxidant channel 9 of the burner 9 , The oxidant flows through the oxidant channel after it has entered 9 parallel to the fuel gas pipes 7 , ie along the longitudinal direction 2 , and occurs in the area of the burner mouth 4 from the oxidant channel 9 out.

Das Brenngas wird in einen stromaufwärts der Lochplatte 10 liegenden Bereich des Brenngaszuführabschnitts 6 über die Brenngaszuleitung 5 zugeführt. Von dort gelangt das Brenngas durch die durchgehenden Löcher 10a der Lochplatte 10 in den stromabwärts der Lochplatte 10 liegenden Bereich des Brenngaszuführabschnitts 6. Anschließend durchströmt es die drei Brenngasrohre 7 entlang der Längsrichtung 2 bzw. der Strömungsrichtung und tritt im Bereich der Brennermündung 4 aus.The fuel gas gets into an upstream of the perforated plate 10 lying region of the fuel gas supply section 6 via the fuel gas supply line 5 fed. From there, the fuel gas passes through the through holes 10a the perforated plate 10 in the downstream of the perforated plate 10 lying region of the fuel gas supply section 6 , Then it flows through the three fuel gas pipes 7 along the longitudinal direction 2 or the direction of flow and occurs in the region of the burner mouth 4 out.

Stromabwärts der Brennermündung 4 reagieren das Brenngas und der Oxidant miteinander und bilden eine Flamme aus. Damit kein reaktionsfähiges Gasgemisch im Brenner 1 entsteht, ist der Oxidantenkanal 9 an seinem stromaufwärtigen Ende durch eine Trennwand 11 von dem Brenngaszuführabschnitt 6 abgetrennt. Das Brenngas und der Oxidant strömen deshalb getrennt bis zur Brennermündung 4.Downstream of the burner mouth 4 The fuel gas and the oxidant react with each other and form a flame. So no reactive gas mixture in the burner 1 arises is the oxidant channel 9 at its upstream end by a partition wall 11 from the fuel gas supply section 6 separated. The fuel gas and the oxidant therefore flow separately to the burner mouth 4 ,

In 2 liegt der Ansatz der Oxidantenzuleitung 8, wie aus 1 zu entnehmen ist, oberhalb der horizontalen Schnittebene 13 und ist deshalb nur gestrichelt dargestellt. In 2 sind alle drei horizontal nebeneinander angeordneten Brenngasrohre 7 des Brenners 1 erkennbar. Sie sind jeweils mit einem Abstand 18 der Mittelachsen zweier benachbarter Brenngasrohre 7 von 56 mm voneinander angeordnet, sodass jedes der Brenngasrohre 7 vollständig von dem Oxidantenkanal 9 umschlossen und somit von dem Oxidanten außen umströmt und gekühlt wird. Der Abstand 17 der Außenwände zweier benachbarter Brenngasrohre 7 beträgt beispielsweise 16 mm.In 2 lies the approach of Oxidantenzuleitung 8th , like out 1 it can be seen above the horizontal cutting plane 13 and is therefore only shown in dashed lines. In 2 are all three horizontally juxtaposed fuel gas pipes 7 of the burner 1 recognizable. They are each at a distance 18 the center axes of two adjacent fuel gas pipes 7 of 56 mm from each other, so each of the fuel gas pipes 7 completely from the oxidant channel 9 enclosed and thus flows around the outside of the oxidant and is cooled. The distance 17 the outer walls of two adjacent fuel gas pipes 7 is for example 16 mm.

Dies ist auch in 4 erkennbar, die einen Querschnitt des Brenners 1 aus den 1 und 2 in einer in 2 eingetragenen, ersten Querschnittsebene 14 zeigt. Alle drei Brenngasrohre 7 weisen einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Innendurchmesser 16 von 40 mm auf und sind horizontal nebeneinander entlang einer Linie angeordnet. Dabei bleibt der Innendurchmesser 16 der Brenngasrohre 7 jeweils über ihre gesamte Länge unverändert.This is also in 4 recognizable, which is a cross section of the burner 1 from the 1 and 2 in an in 2 registered, first cross-sectional level 14 shows. All three fuel gas pipes 7 have a circular cross section with an inner diameter 16 of 40 mm and are arranged horizontally next to each other along a line. The inner diameter remains 16 the fuel gas pipes 7 each unchanged over its entire length.

In dem Querschnitt der 3 ist die Lochplatte 10 erkennbar, die sich über einen gesamten Innenquerschnitt des Gehäuses 3 erstreckt. In der Lochplatte 10 sind rasterförmig 40 durchgehende Löcher 10a angeordnet, durch die das Brenngas strömt. Das Raster wird gebildet, indem jeweils 10 durchgehende Löcher 10a horizontal nebeneinander und jeweils 4 durchgehende Löcher 10a vertikal nebeneinander angeordnet sind. Alle Löcher 10a sind gleich geformt und weisen einen ovalen Querschnitt auf.In the cross section of 3 is the perforated plate 10 recognizable, which extends over an entire inner cross-section of the housing 3 extends. In the perforated plate 10 are grid-shaped 40 through holes 10a arranged, through which the fuel gas flows. The grid is formed by making 10 through holes each 10a horizontally next to each other and each 4 through holes 10a are arranged vertically next to each other. All holes 10a are equally shaped and have an oval cross-section.

Eine andere erfindungsgemäße, nicht abgebildete Ausführungsform der Lochplatte weist eine Dicke von 2 mm auf und wird im Wesentlichen durch ein Lochblech des Typs Rv 5-8 nach DIN 24041 gebildet. Entsprechend sind die Löcher als Rundbohrungen mit einem Lochdurchmesser von 5 mm ausgebildet. Ein freier Querschnitt dieser Lochplatte beträgt etwa 35 %. Entlang der Längsrichtung gesehen ist die Lochplatte 10 beispielsweise in einem Abstand von 21 mm zu dem Eingang der Brenngasrohre 7 und mit einem Abstand von 34 mm bis 38 mm zu einer Achse der Brenngaszuleitung 5 angeordnet. Bedingt durch den Staudruck der Lochplatte 10 wird das Brenngas gleichmäßig auf die Löcher und auf die Brenngasrohre 7 verteilt.Another embodiment of the perforated plate according to the invention, not shown, has a thickness of 2 mm and is essentially formed by a perforated plate of the type Rv 5 - 8th to DIN 24041 educated. Accordingly, the holes are formed as round holes with a hole diameter of 5 mm. A free cross-section of this perforated plate is about 35%. Seen along the longitudinal direction is the perforated plate 10 for example, at a distance of 21 mm to the entrance of the fuel gas pipes 7 and with a distance of 34 mm to 38 mm to an axis of the fuel gas supply line 5 arranged. Due to the dynamic pressure of the perforated plate 10 the fuel gas is evenly distributed on the holes and on the fuel gas pipes 7 distributed.

Im Folgenden wird die Erzeugung eines Staudrucks durch diese Lochplatte anhand beispielhafter Betriebsparameter des Brenners 1 illustriert. Selbstverständlich ist der erfindungsgemäße Brenner 1 nicht auf die Durchsatzleistung im Beispiel und/oder auf den Betrieb mit den angegebenen Parametern beschränkt.In the following, the generation of a dynamic pressure through this perforated plate is based on exemplary operating parameters of the burner 1 illustrated. Of course, the burner according to the invention 1 not limited to the throughput in the example and / or operation with the specified parameters.

Beispielsweise ist der in den 1 bis 4 dargestellte Brenner 1 für einen maximalen Durchsatz von 120 Nm³/h Erdgas als Brenngas und von 250 Nm³/h Sauerstoff als Oxidant ausgelegt. Dafür wird das Brenngas an der Brenngaszuleitung 5 des Brenners 1 mit einem Überdruck von 50 mbar (= 50 hPa) zur Verfügung gestellt. Die Lochplatte erzeugt dann auf einer der Brenngaszuleitung 5 zugewandten Seite einen Staudruck von 14 mbar (= 14 hPa). Der Oxidant wird an der Oxidantenzuleitung 8 mit einem Überdruck von 20 mbar (= 20 hPa) zur Verfügung gestellt. For example, in the 1 to 4 illustrated burner 1 designed for a maximum throughput of 120 Nm ³ / h natural gas as fuel gas and 250 Nm ³ / h oxygen as oxidant. For the fuel gas is at the fuel gas inlet 5 of the burner 1 provided with an overpressure of 50 mbar (= 50 hPa). The perforated plate then generates on one of the fuel gas supply line 5 side facing a back pressure of 14 mbar (= 14 hPa). The oxidant is attached to the oxidant feed line 8th provided with an overpressure of 20 mbar (= 20 hPa).

Bei Reduzierung der Leistung des Brenners 1 auf die Hälfte der Nennleistung wird das Brenngas an der Brenngaszuleitung 5 mit einem Überdruck von lediglich 20 mbar (= 20 hPa) geliefert. Der Druckverlust an der Lochplatte beträgt dann 4,4 mbar (= 4,4 hPa). An der Oxidantenzuleitung 8 wird der Oxidant mit einem Überdruck von 15 mbar zur Verfügung gestellt. An der Brennermündung 4 resultiert für den Oxidanten ein Überdruck von mindestens 12 mbar (12 hPa) und für das Brenngas ein Überdruck von mindestens 9 mbar (= 9 hPa).When reducing the power of the burner 1 at half the rated power, the fuel gas at the fuel gas supply line 5 delivered with an overpressure of only 20 mbar (= 20 hPa). The pressure loss at the perforated plate is then 4.4 mbar (= 4.4 hPa). At the Oxidantenzuleitung 8th the oxidant is provided with an overpressure of 15 mbar. At the burner mouth 4 results for the oxidant an overpressure of at least 12 mbar (12 hPa) and for the fuel gas an overpressure of at least 9 mbar (= 9 hPa).

Der erfindungsgemäße Brenner 1 weist eine kurze Baulänge auf und ist für den Betrieb mit Sauerstoff als Oxidanten beziehungsweise mit sauerstoffreichem Oxidanten geeignet. Durch die Lochplatte 10, die einen Staudruck erzeugt, werden Strömungsinstabilitäten des Brenngases vermieden. Der Brenner 1 produziert eine stabile Flamme ohne heiße Kernzonen und ermöglicht ein energieeffizientes Befeuern von Glasschmelzöfen mit geringen Stickoxidemissionen.The burner according to the invention 1 has a short overall length and is suitable for operation with oxygen as an oxidant or with oxygen-rich oxidant. Through the perforated plate 10 , which generates a back pressure, flow instabilities of the fuel gas are avoided. The burner 1 Produces a stable flame without hot core zones and enables energy-efficient firing of glass melting furnaces with low nitrogen oxide emissions.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Brennerburner
22: Längsrichtunglongitudinal direction
33: Gehäusecasing
44: Brennermündungburner mouth
55: BrenngaszuleitungFuel gas supply line
66: Brenngaszuführabschnittfuel-gas feeding
77: BrenngasrohrFuel gas pipe
88th: OxidantenzuleitungOxidantenzuleitung
99: OxidantenkanalOxidantenkanal
1010: Lochplatteperforated plate
10a10a: durchgehendes Lochthrough hole
1111: Trennwandpartition wall
1212: Flanschflange
1313: horizontale Schnittebenehorizontal cutting plane
1414: erste Querschnittebenefirst cross-sectional plane
1515: zweite Querschnittebenesecond cross-sectional plane
1616: Innendurchmesser des Brenngasrohrs 7Inner diameter of the fuel gas pipe 7
1717: Abstand der Außenwände benachbarter Brenngasrohre 7Distance between the outer walls of adjacent fuel gas pipes 7
1818: Abstand der Mittelachsen benachbarter Brenngasrohre 7Distance between the center axes of adjacent fuel gas pipes 7

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 7390189 B2 [0005]
EP 0710798 B1 [0006]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN 24041 [0046]

Claims

A burner (1) for burning a fuel gas and a gaseous oxidant having an oxygen content of at least 90% by volume with a housing (3) having in a longitudinal direction (2) at one end a burner mouth (4) and at an opposite end a fuel gas supply section (6), at least one fuel gas pipe (7) disposed inside the housing (3) and extending in the longitudinal direction (2) from the fuel gas supply section (6) to the burner port (4), wherein the fuel gas flows through the fuel gas supply section (6) and through the fuel gas pipe (7) to the burner port (4), wherein in the fuel gas supply section (6) there is provided a perforated plate (10) extending perpendicular to the longitudinal direction (2) and having a plurality of through holes (10a), and at least one oxidant channel (9) inside the housing (3), in which the oxidant flows separately from the fuel gas to the burner mouth (4).

Burner (1) to Claim 1 , characterized in that the plurality of through holes (10a) is arranged uniformly in a grid in the perforated plate (10).

Burner (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a through the holes (10a) generated free cross section of the perforated plate between 25% and 45%, particularly preferably between 30% and 40%.

Burner (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the perforated plate in the longitudinal direction (2) has a thickness between 0.5 mm and 5 mm and / or that the holes (10a) as round holes with a hole diameter of 1.5 mm to 6 mm are executed.

Burner (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an inner cross section of the housing (3) along the longitudinal direction (2) is substantially constant.

Burner (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a cross section of the at least one fuel gas pipe (7) is substantially circular and is constant along the longitudinal direction (2).

Burner (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that a transverse to the longitudinal direction (2) extending partition wall (11) the fuel gas supply (6) in the longitudinal direction (2) to the burner mouth (4) and limited by the at least one Oxidant channel (9) separates.

Burner (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one oxidant channel (9) surrounds the at least one fuel gas pipe (7) on the outside and that the oxidant flows in the oxidant channel (9) substantially parallel to the fuel gas pipe (7) ,

Burner (1) according to one of the preceding claims, characterized in that within the housing (3) at least two, preferably at least three, more preferably three fuel gas pipes (7) are arranged side by side.

Burner (1) to Claim 9 , characterized in that the at least two fuel gas tubes (7) are spaced apart from each other and the oxidant channel (9) is formed such that the fuel gas tubes (7) are respectively flowed around by the oxidant.