DE1106020B

DE1106020B - Gasbrenner fuer Industrieoefen

Info

Publication number: DE1106020B
Application number: DEO5779A
Authority: DE
Inventors: Julius Mueller
Original assignee: IAOFUIA OFENBAU UNION GmbH
Current assignee: IAOFUIA OFENBAU UNION GmbH
Priority date: 1957-10-05
Filing date: 1957-10-05
Publication date: 1961-05-04

Description

Gasbrenner für Industrieöfen Gegenstand der Erfindung ist ein Brenner für Industrieöfen mit zwecks rekuperativer Vorwärmung von einem Abgasstrom erhitztem, die Verbrennungsluft getrennt vom Gas zuführendem Brennerrohr; er zeichnet sich gegenüber bekannten Brennern dadurch aus, daß an Stelle eines einzigen Brennerrohres ein an sich bekanntes Rohrbündel angeordnet wird.
Solche Gasbrenner haben gegenüber den bekannten den großen Vorteil, daß durch die Zuführung der Nrerl>ren.nungsmittel im Rohrbündel bei gleicher Länge gegenüber einem einzigen Brennerrohr eine wesentlich größere Rekuperatorheizfläche entsteht, so daß die Brennmittel bei gleicher Baulänge wesentlich höher erhitzt werden können.
Die Erfindung kann nun so ausgeführt werden, daß in jedem Rohr des Rohrbündels ein konzentrisches Gaszuführungsrohr angeordnet ist, dessen Mündung in der Ebene der Mündung des äußeren Rohres liegt. Iss ist aber auch möglich, den Erfindungsgegenstand >o auszuführen, daß ein zusätzliches, das Gas zuführende Rohrbündel so angeordnet ist, daß dessen Rohre zwischen den Rohren des Luft führenden Rohrbündels verteilt sind.
Bei beiden Ausführungen ist es vorteilhaft, wenn die Rohre des Bündels im Abstand voneinander angeordnet sind.
Die vorliegende Erfindung hat aber noch mehrere Vorteile. Bei den bisher bekanntgewordenen Ofenanlagen bilden Brenner und Rekuperator zwei verschiedene und örtlich voneinander getrennte Aggregate, ven welchen die Brenner direkt am Ofen, der Rekuperator aber örtlich von ihm getrennt angeordnet sind. Dies bedingt größere Leitungswege zum und vom Rekuperator, was einen erhöhten Materialaufwand und einen größeren Wärmeverlust bedingt.
Hier ermöglicht die vorliegende Erfindung eine wesentliche Vereinfachung bz-w. Einsparung, und zwar dadurch, daß das Rohrbündel nach der Erfindung in einer der Verbrennungsstelle unmittelbar vorgeschalteten Kammer angeordnet ist, die Teil der zum Kamin . führenden Al)gasleitung des Ofens ist. Diese Kammer (-der bzw. das Rohrbündel können als geschlossene Baueinheit am Ofen befestigt sein, so daß sie leicht von ihm lösbar ist.
Hierdurch werden sämtliche ausgemauerten oder aus hitzebeständigem Stahl herzustellenden Heißgas-und Heißluftleitungen erübrigt. Zum Ofen führen nunmehr nur noch Leitungen für kalte Medien, die zudem einen kleineren Durchmesser aufweisen können als die bisherigen Zuleitungen.
Zum Zwecke einer guten Mischung der Verbrennungsteilnehmer miteinander, ist es vorzuziehen, wenn die Führungen im Bündel abwechselnd von den einzelnen Verbrennungsteilnehmern beaufschlagt sind. Einen besonders großen Vorteil erzielt die Erfindung dadurch, daß die Führungen einzeln oder als Bündel nur einseitig eingespannt und vorzugsweise in Richtung auf den Brennerstein hin frei beweglich sind. Durch diese freie Beweglichkeit der Leitungen in der Nähe des Brennermundes sind dabei gegebenenfalls auftretende Undichtigkeiten deswegen nicht schädlich, weil hierdurch höchstens Abgase in den Brennermund hineingesogen werden können..
Nach einer Erkenntnis der Erfindung ist es sogar nützlich, einen Teil der Abgase wieder in den Ofen gelangen zu lassen, weil hierdurch ein größeres Gasvolumen erzielt werden kann, so daß diese Stelle keiner besonderen Sorgfalt in bezug auf Dichtheit erfordert; im Verfolg dieser Erkenntnis kann sogar bewußt ein gewisses Spiel vorgesehen sein.
Um die Wege der Abgase durch den Rekuperatorbrenner freizuhalten, sind zweckmäßig im Verlauf der Erstreckung der Rohre Abstandsstücke vorgesehen, die vorzugsweise gleichzeitig als Umlenkwände für die Abgase ausgebildet sind.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in einem mit einem oder mehreren Brennern vorgenannter Art ausgestatteten Industrieofen darin, daß der oder die Abgasströme des Ofens willkürlich oder nach Maßgabe der höchstzulässigen Rohrwandtemperatur automatisch teilbar sind und der Ofenabzug über Regelorgane mit dem Rekuperatorbrenner oder bzw. und direkt mit dem Kamin verhindbar ist. Eine weitere Regelmöglichkeit der Temperatur an den Austauscherwänden bei Rekuperatoren insbesondere der bezeichneten Art besteht darin, daß im Abgasstrom vor dem Wärmeaustauscher zu- und abschaltbare bzw. anderweitig regelbare Kühleinrichtungen, beispielsweise eine Sprüheinrichtung für flüssige Medien, vorgesehen. sind. Diese und weitere Merkmale der Erfindung gehen aus den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung hervor; es zeigt Fig. 1 einen Rekuperatorbrenner im Prinzip, Fig. 2 einen mit dem Gegenstand der Erfindung ausgerüsteten Stoßofen, Fig. 3 einen mit dem Gegenstand der Erfindung ausgerüsteten Tiefofen.
Der gleichzeitig als Wärmeaustauscher arbeitende Brenner ist in einem Gehäuse 1 untergebracht, welches an einem Ofenteil 2 lösbar befestigt werden kann. Die in den Figuren angedeuteten Winkel 20 sollen die Auswechselbarkeit des gesamten als Baueinheit ausgebildeten Aggregates versinnbildlichen.
Der Brenner wird durch eine Anzahl von Rohren 10 bzw. 11 gebildet, von denen beispielsweise alle Rohre 10 Gas, Öl oder einen anderen Brennstoff und alle Rohre 11 Verbrennungsluft führen; sie sind innerhalb eines Rohrbündels wechselseitig möglichst so angeordnet, daß eine optimale Mischung der sie durchströmenden Medien bei ihrem Austritt im Brennerstein 21 erzielt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist jeweils eines der Rohre 10 zu einem der Rohre 11 koaxial angeordnet, so daß beispielsweise die luftführenden Rohre 11 je ein den Brennstoff bzw. das Brennstoffgemisch führendes Rohr 10 umgeben. In den anderen Figuren ist jedes der Rohre 10 bzw. 11 für sich angeordnet.
Die Rohre 10, 11 sind zwckmäßig nur bei 12 fest eingespannt, so daß sie sich in Richtung auf den Brennerstein 21 frei ausdehnen können. Besondere Abdichtungen brauchen hier nicht vorgesehen zu sein, weil es unschädlich, ja unter Umständen vorteilhaft ist, wenn ein Teil der Abgase erneut in den Ofen gedrückt wird. Die Rohre od. dgl., können also in ihrer Achsrichtung sehr leicht beweglich gehaltert sein und brauchen im Abschlußstück 19 nicht im Preßsitz zu sitzen.
Bei dem in der Fig.2 dargestellten Stoßofen sind drei Brenner nach der Erfindung eingebaut, und zwar die Brenner 5, 6 und 7. Der Brenner 5 beheizt die erste Zone des Ofens; seine Abgase werden bei 22, also am Einstoßende des Ofens, abgesogen und über die Leitung 50 dem Brenner zum Zwecke des Wärmeaustausches wieder zugeleitet. Bei 22 sind zweckmäßig in dieser Figur nicht dargestellte Schieber cd. dgl. angeordnet, die eine Regelung der Abgasleitung insofern gestatten, daß entweder alle Abgase über die Leitung 50 dem Brenner zugeführt werden können oder mindestens ein Teil der Abgase über die zentrale Ableitung 8 dem Kamin zugeführt wird; der gleiche Zweck kann über ein Regelorgan 82 erzielt -werden, welches sich in der Abgasleitung 8 befindet. Durch diese Maßnahme wird eine Überhitzung der Rohre des Brenners vermieden; entsprechende Steuerorgane, -wie Temperaturfühler od. dgl., können diese Regelorgane steuern.
Der Brenner 6 ist für eine zweite Ofenzone v orgesehen. Die Abgase dieser Zone können in der angedeuteten Art und Weise geführt werden; jedoch ist auch eine Abführung im unteren Teil des Ofens möglich, damit sie nicht an der heißesten Stelle abgeführt und dem Brenner mit sehr hoher Temperatur zugeleitet -werden müssen.
Mit 61 sind Zuleitungen für ein Kühlmedium angedeutet, welches gegebenenfalls dann zugegeben werden kann, wenn die Temperaturen zu hoch sind. Dieses Kühlmedium kann - vorzugsweise dosiert - heißen Gasen, ehe sie in einen Wärmeaustauscher hineingu-leitet -werden, beigemischt, z. B. eingesprüht werden. Der Brenner 7 dient zur Beheizung des Ofenunterteils. Über den Kanal 70 werden die Abgase abgesogen und dem Rekuperator 7 wieder zugeleitet. Auch hier können Regelorgane 72 vorgesehen sein, welche die Menge des in den Brenner zu leitenden Abgases regeln. Die Zwischenwand 23 des Ofens ist so geführt, daß sich eine Beschleunigung des Abgasstromes erzielen läßt.
Beim in der Fig. 3 dargestellten Tiefofen ist ein einzelner Brenner 9 vorgesehen. Auch hier sind Regelorgane 92 und gegebenenfalls eine Kühleinrichtung 91 angeordnet.
Insbesondere bei solchen Öfen ist es vorteilhaft, wenn die Rohre des Bündels eine größere Wandstärke aufweisen oder anderweitig wärmespeichernd ausgebildet sind, damit auch bei satzweisem Betrieb eine Vorwärmung der Verbrennungsteilnehmer bei Inbetriebnahme des Ofens ermöglicht und eine zusätzlicher Wärmespeicher erübrigt werden kann.

Claims

PATENTANSI'li(`CIIE: 1. Gasbrenner für Industrieöfen mit zwecks rekuperativer Vorwärmung von einem Abgasstrom erhitztem, die Verbrennungsluft getrennt vom Gas zuführendem Brennerrohr, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des einzigen Brennerrohres ein an sich bekanntes Rohrbündel angeordnet wird.
2. Gasbrenner nach Anspruch 1 mit konzentrisch im Luft führenden Verbrennungsrohr angeordnetem Gaszuführungsrohr, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Rohr des Rohrbündels ein konzentrisches Gaszuführungsrohr angeordnet ist, dessen ':Mündung in der Ebene der Mündung des äußeren Rohres liegt.
3. Gasbrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zusätzliches, das Gas zuführende Rohrbündel, dessen Rohre zwischen den Rohren des Luft führenden Rohrbündels verteilt sind.
4. Gasbrenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre des Bündels mit Abstand voneinander angeordnet sind.
5. Gasbrenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrbündel in einer der Verbrennungsstelle unmittelbar vorgeschalteten Kammer angeordnet ist, die Teil der zum Kamin führenden Abgasleitung des Ofens ist.
6. Gasbrenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer und/oder das Rohrbündel als geschlossene Baueinheit ausgebildet und im Ofen befestigt ist.
7. Gasbrenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre einzeln oder als Bündel nur einseitig eingespannt sind und ihr vorzugsweise dem Brennerstein zugewandtes freies Ende in der Flucht der Rohre frei beweglich ist. B.
Gasbrenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Brennerstein zugewandten Rohre als Brennerdüsen ausgebildet bzw. mit solchen versehen sind.
9. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis B. dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Rohre durch Abstandsstücke gehaltert sind-
10. Gasbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandstücke gleichzeitig als Umlenkwand für das Abgas ausgebildet bzw. angeordnet sind.
11. Mit einem Gasbrenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 ausgestatteter Industrieofen, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Abgasströme des Ofens willkürlich oder nach Maßgabe der höchstzulässigen Rohrwandtemperatur teilbar sind und der Ofenabzug über Regelorgane mit dem Brenner oder/und direkt mit dem Kamin verbunden ist.
12. Gasbrenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, insbesondere für satzweise betriebene Ofen, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen derart ausgebildet sind, daß sie gleichzeitig als Wärmespeicher ausgebildet sind.
13. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Abgasstrom vor dem Wärmeaustauscher zu- und abschaltbare bzw. anderweitig regelbare Kühleinrichtungen, beispielsweise eine Sprüheinrichtung für flüssige Medien, vorgesehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 395 423; USA.-Patentschrift Nr. 1588 629; französische Patentschrift Nr. 1 106 633; österreichische Patentschrift Nr. 67 384.