DE1286678B

DE1286678B - Brenner fuer gasfoermige Brennstoffe

Info

Publication number: DE1286678B
Application number: DE1962S0080863
Authority: DE
Inventors: Hess Frederic Otto; Williams John Roger
Original assignee: Selas Corp of America
Current assignee: Selas Corp of America
Priority date: 1961-08-14
Filing date: 1962-08-10
Publication date: 1969-01-09
Also published as: GB944372A; FR1345587A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Brenner für gas- Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Er-

förmige Brennstoffe zur Beheizung von Industrie- findung ist die Wandung der Kammer in mehrere am öfen mit einer von einem spiralförmig gewundenen, Außenumfang je eine Ringnut aufweisende Ringe Brennmittel führenden, im entgegen dem Brenn- unterteilt, die mit einem die Wandung umschließenmittelstrom strömenden Rauchgasstrom liegenden 5 den Blechmantel den Luftraum darstellende, gegen-Rohr gebildeten rekuperativen Brennmittelvorwär- einander abgedichtete Ringkanäle bilden, mung, wobei in dem dem Rauchgasstrom nächst- In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel

liegenden, Brennmittel führenden Rohr Verbrennungs- eines Brenners gemäß der Erfindung erläutert, luft strömt und einer im Bereich der Brennermündung F i g. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Brenner im

aus dem Ofenraum abgehenden, in den Rekuperator io Längsschnitt; führenden Rauchgasöffnung. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Brenner-

Es ist bereits ein Brenner für industrielle öfen be- mündung des Brenners nach F i g. 1. kanntgeworden, bei dem in dem Mauerwerk des In Fig. 1 und 2 erkennt man die Ofenwand 1, in

Ofens, unmittelbar hinter dem Brennerkopf, eine die der Brenner eingebaut ist, so daß die Vorderseite Kammer vorgesehen ist, in der konzentrisch drei Rohre 15 des Brenners einen Teil der Ofenwand bildet. Der in vorgesehen sind. Die dem Brennerkopf durch den der Ofenwand angeordnete Teil des Brenners umfaßt Ringraum zwischen dem mittleren und dem inneren einen Brennerstein 2 aus feuerfestem Material mit Rohr zuströmende Verbrennungsluft wird durch die einer becherförmigen Vertiefung 3 auf seiner dem durch das innere, mit axial verlaufenden Rippen aus- Innenraum des Ofens zugewandten Seite. Dieser gestattete Rohr nach außen entweichenden Abgase ao Brennerstein 2 ist von einem Ring umgeben, der sich vorgewärmt. Der Ausbau des Brenners ist leicht mög- _aus mehreren Segmenten 4 zusammensetzt, welche lieh. Trotz seiner Axialrippen bietet das gerade Ab- _mit dem Brennerstein 2 und miteinander verkittet gasrohr nur eine geringe Wärmeübergangsfläche. sind. Die Segmente 4 sind so geformt, daß sich

Bei einem anderen bekannten Brenner mit Vor- Kanäle 5 durch den Brennerstein hindurch zu dessen wärmung der Verbrennungsluft durch die Abgase des 25 Rückseite erstrecken. Man erkennt, daß sowohl der Brenners liegen zwei schraubenförmig gewundene Brennerstein 2 als auch die Segmente 4 mit Nuten Rohre ineinander. Durch das eine Rohr werden und Federn 6 versehen sind, so daß diese Teile in die Abgase nach außen abgesaugt, durch das andere ihrer axialen Lage zueinander gehalten werden und Rohr strömt die Luft zum Brennerkopf. Das den der gesamte Brennerstein seine Lage in dem feuer-Vorwärmer bildende, schraubenförmig gewundene 30 festen Material der Ofenwand beibehält. Doppelrohr liegt innerhalb der Isolierung der Ofen- Von der Rückseite des zusammengesetzten

wand, die zertrümmert werden muß, wenn an dem Brennersteins aus erstreckt sich durch den verblei-Vorwärmer eine Reparatur vorgenommen werden benden Teil der Ofenwand eine zylindrische Konmuß. Auch erfordert die Herstellung der konzen- struktion aus feuerfestem Material, die zwei Zylintrisch ineinander angeordneten Rohrschlangen kost- 35 der 7 und 8 aus einem dichten feuerfesten Material spielige Montagearbeiten. Schließlich ist die Länge umfaßt, zwischen denen Ringe 41 aus einem porösen, der Rohrschlange durch die Dicke der Ofenwand feuerfesten Material liegen. Der Zylinder 8 ist mit stark begrenzt. einer Auslaßöffnung 12 versehen, die zu einem Ab-

In einem bekannten Strahlheizrohr für die Be- _ZUg 13 führt. Das hintere Ende des Zylinders 8 ist heizung industrieller Öfen ist ein Brenner angeordnet, 40 mittels einer Scheibe 14 aus feuerfestem Material verdem die Verbrennungsluft durch ein auf seiner schlossen, die in das Ende des Zylinders eingekittet Außenseite mit längslaufenden Rippen ausgestattetes ist, jedoch außerdem durch eine Abdeckung 15 aus Rohr zugeführt wird. Die Abgase strömen in einem Metall in ihrer Lage gehalten wird. Die Zylinder 7 das berippte Luftzuführungsrohr konzentrisch um- und 8 und die Ringe 41 bilden eine Rekuperatorgebendes Rohrteil nach außen und beheizen so die 45 kammer 16, in der die Rohrleitungen angeordnet zugeführte Verbrennungsluft. Der Brenner kann ver- sind, mittels deren Gas und Luft zur Brennermündung hältnismäßig leicht aus dem Abgasrohr herausgezogen geführt werden.

und ausgebaut werden. Mit einem solchen Strahlrohr I_n der Mitte des Brennersteins 2 ist eine Öffnung

kann ein Ofen nicht auf so hohe Temperaturen auf- 17 ausgebildet, die zur Basis der Vertiefung 3 kongeheizt werden wie mit einem offenen Brenner. 50 zentrisch ist. Die Öffnung 17 nimmt eine Hülse 18 Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines mit Luft- auf, die am hinteren Ende einen Abschnitt 19 von vorwärmung arbeitenden, offenen Brenners mit einem größerem Durchmesser trägt. Am hinteren Ende des leicht herstellbaren und leicht ausbaubaren Luftvor- Abschnitts 19 ist ein Rohr 21 befestigt, das sich nach wärmer mit großer Wärmeübergangsfläche, wobei hinten durch eine Öffnung in der Scheibe 14 und der sichergestellt ist, daß in den den Luftvorwärmer ver- 55 Abdeckung 15 nach außen erstreckt. Das rechte lassenden Abgasen keine brennbaren Bestandteile Ende des Rohrs 21 ist gegenüber der Abdeckung mehr enthalten sind. durch einen Dichtungsring 22 gasdicht abgedichtet, Um dies zu erreichen, wird mit der Erfindung vor- und zwar derart, daß sich das Rohr gegenüber der geschlagen, daß bei dem eingangs beschriebenen Abdeckung bewegen kann. Die Hülse 18 nimmt mit Brenner der Rekuperator in einer zur Atmosphäre 60 enger Passung einen Brennstoff- und Luftverteilerhin durch einen vom Brenner und dem Anschluß für kopf 23 auf. Dieser Verteilerkopf besitzt mehrere das zu erwärmende Brennmittel durchsetzten Ab- radiale Gaskanäle 24, die unter einem solchen Winkel schlußdeckel verschlossenen Kammer angeordnet ist, zur Achse des Kopfes verlaufen, daß sie das Gas im deren Umfang kleiner als der des Abschlußdeckels ist, wesentlichen parallel zum Boden der Vertiefung 3 ab- und die Wandung der Kammer aus porösem, feuer- 65 geben. Die Außenfläche des Verteilerkopfes 23 ist festem Material gefertigt und von einem einen Luft- mit mehreren Luftkanälen 25 versehen, die durch austritt in den Rauchgasstrom bewirkenden Luft- schraubenlinienförmige Rippen 26 abgegrenzt werraum umgeben ist. den, welche gegenüber der Außenfläche des Kopfes

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23 vorspringen. Das zu verbrennende Gas wird den becherförmigen Vertiefung 3 radial innerhalb der

Kanälen 24 über ein Rohr 27 zugeführt, das zu einem Kanäle 5 in einen im wesentlichen axial verlaufenden

noch zu erläuternden Zweck mit einem radialen Abschnitt 3 A übergeht. Durch diesen Abschnitt wer-

Flansch 28 versehen ist. Das rechte Ende des Rohrs den die brennenden Gase axial in den Ofen einge-

27 ist mit einer Kappe 29 verschraubt, die ihrerseits 5 leitet, so daß sie nicht auf dem kürzesten Wege in die

mit der Abdeckung 15 durch Schrauben verbunden Kanäle 5 einströmen.

ist. Auf diese Weise wird der Verteilerkopf 23 in der Die Ringe 41 und die Zylinder 7, 8 werden durch Öffnung 17 in seiner axialen Lage festgelegt. Auf das ein mit der Ofenwand verschraubtes Gehäuse aus äußere Ende des Rohrs 21 ist ein Ring 31 aufgesetzt, Metall in ihrer Lage auf der Rückseite des Brennerum die Bewegung dieses Rohrs gegenüber dem Rohr ίο steins gehalten. Zu diesem Zweck ist ein zylindrisches 27 zu begrenzen und die Hülse 18 gegenüber dem Bauteil 11 vorgesehen, das sich vom Ofengehäuse aus Verteilerkopf 23 axial festzulegen. nach hinten erstreckt. Ein die Ringe 41 umschließen-

Die Luft wird den Kanälen 25 über ein das Rohr des erstes Gehäuseteil 42 ist mit dem Flansch des

21 umgebendes schraubenlinienförmiges Rohr 32 zu- Bauteils 11 verschraubt, und ein zweites Gehäuseteil 9

geführt, das aus einer hohen Temperaturen stand- 15 ist mit dem Gehäuseteil 42 durch Schrauben verbun-

haltenden Legierung besteht und eine relativ geringe den. Die verschiedenen zylindrischen Ringe 7, 41

Wanddicke besitzt. Das linke Ende des Rohrs 32 ist und 8 sind miteinander verkittet, während der Zylin-

an den Abschnitt 19 angeschlossen, so daß eine Ver- der 7 an der Rückseite des Brennersteins z. B. mit

bindung zwischen dem Rohr und dem Inneren dieses Hilfe eines lösbaren Kittes abgedichtet sein kann.

Abschnitts besteht. Das äußere oder rechte Ende des 2° Die Rekuperatorkammer 16 wird zusätzliche Luft

Rohrs 32 ragt bei 33 in eine Kappe 35 hinein, an die durch die Ringe 41 aus porösem feuerfestem Material

eine geeignete Luftzuführungsleitung angeschlossen zugeführt. Um zu gewährleisten, daß die Zusatzluft

werden kann. Zwischen dem Ende 33 des Rohrs und gleichmäßig über den Umfang der Kammer zugeführt

der Kappe 35 ist eine Dichtung 34 so angeordnet, daß wird, ist jeder Ring an seiner Außenfläche mit einer

sich das Rohr gegenüber der Kappe bewegen kann. 25 Ringnut 43 versehen, die als Verteilerkanal wirkt.

Gegebenenfalls kann man eine isolierende Hülse 36 Jeder dieser Verteilerkanäle wird mit Luft über eine

aus feuerfestem Material am Umfang des Rohrs 21 Öffnung 44 in dem Gehäuseteil 42 über gesonderte

innerhalb des schraubenlinienförmigen Rohrs 32 an- Luftleitungen 45, 46 und 47 versorgt,

ordnen, wobei die Hülse 36 zusammen mit dem Raum Das nicht mit Luft gemischte Rohgas kann der

zwischen dem Rohr 27 und dem Rohr 21 dazu dient, 30 Ofenkammer im Bedarfsfalle über den Brenner zu-

das Rohr 27 gegen die Wärme zu isolieren. Der Ab- geführt werden. Dies geschieht mit Hilfe eines Rohrs

zug 13 ist ähnlich einem Venturirohr ausgebildet und 48, das sich durch die Rohrleitung 27 erstreckt, wobei

an seiner engsten Stelle oder in deren Nähe mit einer das eine Ende des Rohrs 48 in einer Öffnung am

Düse versehen, an die eine Druckluftleitung 37 an- Ende des Verteilerkopfes 23 angeordnet ist, während

geschlossen ist. 35 das andere Ende des Rohrs 48 durch eine Stopfbuchse

Die zugeführte Luft strömt durch die Rohrschlange 49 in einem in die Kappe 29 eingeschraubten Ver-32 und wird dort vor ihrem Eintreten in den Ab- längerungsstück 51 festgehalten wird. Der Hauptgasschnitt 19 auf ihrem Weg zu den Kanälen 25 vor- strom wird in das Verlängerungsstück 51 über ein gewärmt. Der Flansch 28 verhindert ein Zurück- Rohr 52 eingeleitet.

strömen der Luft längs des Rohrs 27. Die Kanäle 25 4° Während des Betriebs des Brenners erfolgt die

lassen die Luft in die becherförmige Vertiefung 3 so Zufuhr von Gas über das Rohr 52 bzw. von Luft

eintreten, daß sie durch Fliehkräfte über die Wand über eine Rohrleitung 53, welch letztere zu einem

der Vertiefung geführt wird. Das über die Leitung 27 Anschlußstück 35 führt. Die Regelung des Mischungs-

zugeführte Gas wird von den Öffnungen 24 so ab- Verhältnisses zwischen Gas und Luft erfolgt mit Hilfe

gegeben, daß es längs der Wand der Vertiefung 3 45 einer Regelvorrichtung 54.

strömt und sich während der Verbrennung mit der Da dem Brenner eine für eine vollständige VerLuft mischt. Die Basis des Becherteils 3 ist mit einem brennung nicht ausreichende Luftmenge zugeführt Vorsprung versehen, der eine ausreichende Turbulenz wird, enthalten die Verbrennungsprodukte einen in dem strömenden Gas und der Luft erzeugt, so daß hohen Prozentsatz an unverbranntem Gas. Wenn dieeine Führungswirkung hervorgerufen wird, die darin 50 ses Gas die Kammer 16 durchströmt, wird die über besteht, daß die Flammen nahe den Austrittsenden die Rohrleitungen 45,46 und 47 zugeführte, durch der Gas- und Luftkanäle beginnen. Der Benner die porösen Ringe 41 in die Kammer 16 einströarbeitet derart, daß die Innenfläche der becher- mende Luft mit dem unverbrannten Gas gemischt, so förmigen Vertiefung bis zur Weißglut erhitzt wird, daß eine Verbrennung in der Kammer stattfindet, um Strahlungswärme an den Ofenraum abzugeben. 55 Diese sekundäre Verbrennung spielt sich in der Um-Ferner wird Wärme durch die heißen Verbrennungs- gebung der Rohrschlange 32 ab, und sie erhöht die produkte erzeugt. Temperatur der Verbrennungsprodukte, um die dem

In den meisten Öfen herrscht ein gewisser Druck, Brenner zuzuführende Luft vorzuwärmen. Zwar ist

der auf die Ausdehnung der Verbrennungsgase zu- es möglich, die Luft für die sekundäre Verbrennung

rückzuführen ist. Dieser Druck bewirkt, daß ein Teil 60 über einen einzigen breiten porösen Ring zuzuführen,

der heißen Verbrennungsprodukte durch die Kanäle 5 doch läßt sich eine gleichmäßigere Verteilung der

nach hinten in die Kammer 16 abströmt, aus der diese Luft innerhalb der ganzen Kammer erzielen, wenn

Gase über die Öffnung 12 entweichen. Weitere man mehrere Ringe verwendet, denn der zwischen

Mengen der Verbrennungsprodukte können dadurch den Ringen 41 liegende Kitt bewirkt praktisch eine

in die Kammer 16 eingesaugt werden, daß man über 65 Unterteilung der Kammer 16 in einzelne Kammern,

die Leitung 37 Druckluft zuführt; hierdurch kann Über die porösen Ringe braucht nur eine Luft-

auch das Strömen der Verbrennungsprodukte geregelt menge zugeführt zu werden, die ausreicht, um eine

werden. Es sei bemerkt, daß die Außenkante der solche Menge der unverbrannten Gase in den Ver-

brenmingsprodukten zu verbrennen, daß die gewünschte Vorwärmung erzielt wird. Die Luftmenge kann auf beliebige bekannte Weise geregelt werden, z.B. mit Hilfe eines Ventils, das durch einen Verhältnisregler von der Gasleitung aus gesteuert wird, oder mit Hilfe der Temperatur der vorgewärmten Luft, oder die Regelung kann mit der Hand erfolgen.

Claims

Patentansprüche:

1. Brenner für gasförmige Brennstoffe zur Beheizung von Industrieöfen mit einer von einem spiralförmig gewundenen, Brennmittel führenden, im entgegen dem Brennmittelstrom strömenden Rauchgasstrom liegenden Rohr gebildeten rekuperativen Brennmittelvorwärmung, wobei in dem dem Rauchgasstrom nächstliegenden, Brennmittel führenden Rohr Verbrennungsluft strömt und einer im Bereich der Brennermündung aus dem Ofenraum abgehenden, in den Rekuperator führenden Rauchgasöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Rekuperator in einer zur Atmosphäre hin durch einen vom Brenner und dem Anschluß für das zu erwärmende Brennmittel durchsetzten Abschlußdeckel (15) verschlossenen Kammer (16) angeordnet ist, deren Umfang kleiner als der des Abschlußdeckels (15) ist und die Wandung (41) der Kammer (16) aus

ίο porösem, feuerfestem Material gefertigt und von einem einen Luftaustritt in den Rauchgasstrom bewirkenden Luftraum (43) umgeben ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (41) der Kammer (16) in mehrere am Außenumfang je eine Ringnut aufweisende Ringe unterteilt ist, die mit einem die Wandung (41) umschließenden Blechmantel (42) den Luftraum (43) darstellende, gegeneinander abgedichtete Ringkanäle bilden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen