DE1751587A1 - Gasbrenner fuer Drehrohroefen - Google Patents

Description

DIPL-ING. LUDEWIG · DIPL.-PHYS. BUSE · 56 WUPPERTAL-BÄRMEN

46 Kennwort: Hilfsstrahlbrenner

Dr. Schmitz & Apelt Industrieofenbau GmbH, Wuppertal-Langerfeld, Clausewitzstraße 82-84

Gasbrenner für Drehrohröfen

Die Erfindung bezieht sich auf einen insbesondere für Drehrohröfen bestimmten Gasbrenner mit einer im-Strom der aus dem Ofenkopf zufließenden Verbrennungsluft angeordneten Brenngas zuführung. Bei langgestreckte Innenräume aufweisenden Öfen insbesondere Drehrohröfen ist es zur Erzielung optimaler Ergebnisse notwendig, den einzelnen Längenbereichen des Ofenraumes gemäß den jeweils gestellten Anforderungen die jeweils günstigsten Temperaturen zuzuordnen. Dazu ist es erwünscht, die Form der von dem zur Beheizung dienenden Brenner ausgehenden Flamme den jeweiligen Betriebsverhältnissen anzupassen. In der Hegel soll dabei jedoch die Gesamtwärmeleistung des Ofens konstant bleiben* Außerdem muß unter allen Betriebsverhältnissen ein guter Wirkungsgrad der Wärmeerzeugung gewahrt werden» Während bei mit flüssigen Brennstoffen arbeitenden Brennern durch die Wahl bzw. Einstellung der Brennstoffdüsen die Flammenform beeinflußbar ist, fehltet bei Gasbrennern diese Möglichkeit.

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Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, insbesondere für Drehrohröfen bestimmte Gasbrenner der eingangs umschriebenen Art im Sinne einer wählbaren Verteilung der einzelnen Temperaturzonen über die Länge des Ofenraumes insbesondere bei konstant gehaltener Gesamtwärmeleistung auszugestalten. Dies wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß der Brenngaszuführung eine einen Hilfsbrenner und eine dessen Brenngase als Gasstrahl leitende Düse umfassende Brennkammer eingegliedert ist» Für den in der erfindungsgemäß vorgesehenen Brennkammer angeordneten Brenner läßt sich aus dem insgesamt zur Beheizung des Ofenrauraes vorgesehenen Brenngas ein wählbarer ANteil abzweigen, dem eine angepaßte Luftmenge zur Verbrennung zuzuordnen ist. Die Menge des in der Brennkammer verbrannten Gases bestimmt die Intensität wie den Impuls des durch die Düse die Brennkammer verlassenden Gasstrahles, der seinerseits den Ablauf der Verbrennung im Ofenraum steuert. Schon geringe Änderungen des ohnehin niedrigen Anteiles des in der Brennkammer verbrannten Brenngases beeinflussen die Form der in dem Ofenraura aufrechterhaltenen Flamme maßgeblich. Eine Regelbarkeit der Leistung des Hilfsbrenners in einem Bereich von etwa 10 $ bis 20 % der Gesamtwärraeleistung des Ofens ermöglicht beispielsweise schon Änderungen der Flammenlänge von einem Minimalwert auf etwa das Fünffache, so daß auch bei stark unterschiedlichen Anforderungen stets die optimale Wärmeverteilung im Ofenraum herbeifUhrbar ist.

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Die Erfindung läßt sich verschiedenartig verwirklichen. Bei einer bevorzugten Ausführung ist die Brennkammer im Kernbereich der Brenngaszuführung angeordnet« Hiermit wird eine besonders weitgehende Beeinflussung der im Ofenraum aufrechterhaltenen Flamme auch mit verhältnismäßig kleinen Leistungen der Brennkammer möglich. Bei einer bevorzugten Ausführung ist die dem Hilfebrenner zugeordnete Luftzuführung in zwei durch einen ringförmigen Gaszuführungskanal getrennte Ringzonen aufgeteilt, deren innere zu einem DrallgittGi und deren äußere zu etwa radial gerichteten Düsen führt» Diese Aufteilung der in die Brennkammer strömenden Verbrennungsluft läßt einen praktisch vollständigen Ausbrand des für die Brennkammer vorgesehenen Brenngases zu, der einen heißen Rauchgasstrahl erzeugt, dessen Geschwindigkeit bzw. Impuls das Mischen des im Ofenraum mit der durch den Ofenkopf zuströmenden zu verbrennenden Luft Gases bestimmt, wobei Änderungen der in der Brennkammer verbrannten Gasmengen die Wirkung'des die Brennkammer verlassenden Rauchgasstrahles maßgeblich beeinflussen. Die Steuerung der Wärmeverteilung im Ofenraum kann dabei ohne Änderungen der Gesamtwarmeleistung erfolgen, indem die für die Brennkammer erforderliche Brenngasmenge aus der Gesamtmenge des zu verbrennenden Gases abgezweigt wird. Um in der Brennkammer einen weitgehend vollständigen Ausbrand zu erhalten, empfiehlt es sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, den Gaszuführungskanal des Hilfsbrenners durch eine kegelstumpfförmige,

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mit Gasdüsen versehene Ringwand zu begrenzen. Damit wird die Durchmischung des für die Brennkammer vorgesehenen Brenngasanteiles mit der zugeordneten Verbrennungsluft weiterhin geförderte

übrigens ist für eine besonders einfache und betriebssicher arbeitende Anordnung zweckmäßig, zentral in der inneren Ringzone der Luftzuführung des Hilfsbrenners einen Gaszündbrenner anzuordnen. Für diesen können übliche Uberwachungsmittel vorgesehen sein, die über den die Düse der Brennkammer verlassenden Gasstrahl auch die im Ofenraum ablaufende Verbrennung kontrollieren.

Die Zuführung der in dem Ofenraum mit der durch den Ofenkopf zuströmenden Verbrennungsluft zu verbrennenden Brenngase wird zweckmäßigerweise aufgegliedert, um die Durchraisehung des im Ofenraum zu verbrennenden Gases mit der Verbrennungsluft zu fördern und den die Brennkammer verlassenden Gasstrahl gleichmäßig auf die Flammenbildung einwirken zu lassen« In diesem Sinne empfiehlt es sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, die die Brennkammer umfassende BrenngaszufUhrung als ringförmig angeordnete Gruppe von zu Gasendüsen führenden Kanälen auszubilden. Statt dessen kann eine die Brennkammer umfassende, ringförmig profilierte Brenngaszuführung ausgangsendig durch mit freien Abständen angeordnete stegförmige Blenden aufgegliedert sein, die sinngemäß auf das ausströmende Brenngas einwirken.

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¥enn es auch in der Hegel zweckmäßig ist, der den Ausgang der Brennkammer bildenden Düse einen kreisrunden Querschnitt zu geben, so ist es doch möglich und fallweise besonders zweckmäßig, eine den Ausgang der Brennkammer bildende Düse mit etwa sternförmigem lichtem Profil zu verwenden, zwischen dessen einander benachbarten Vorsprüngen Brenngäskanäle münden. Damit läßt sich eine besonders intensive Mischung des im Ofenraum zu verbrennenden Gases mit dem die Düse verlassenden Brenngasstrahl einerseits und der verfügbaren Verbrennungsluft anderseits herbeiführen, . M die zu einer von dem Brenngasstrahl abhängigen, stets stabilen Flammenbildung führt.

Auf der Zeichnung ist der Erfxndungsgegenstand in Ausführungsbeispielen dargestellt« Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch den Ofenkopfbereich eines Drehtrommelofens, Fig. 2 die Brenneranordnung nach Fig. 1 in größerem Maßstab

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als Längsschnitt, ^

Fig. 3 eine Stirnansicht der Brenneranordnung nach Fig. 2, Fig. h in der Fig. 3 gleichender Darstellung eine abgewandelte Ausführung,
Fig. 5 als Stirnansicht eine weitere Ausführungsmöglichkeit.

Der der Fig. 1 zugrundegelegte Drehtrommelofen weist einen Ofen*-. kopf 10 mit einer Brenneranordnung 11 auf, die sich in Riohtung auf die den Ofenraum bildende Trommel 12 erstreckt. Durch den

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Ofenkopf 10 wird die überwiegende Menge der für die Beheizung der Trommel 12 erforderlichen Verbrennungsluft meist als Heißluft zugeführt.

Die insbesondere in Fig. 2 dargestellte Brenneranordnung il umfaßt einen eine Brennkammer 13 umgrenzenden Ringmantel Ik, der von einer der Verbrennung in der Brennkammer 13 zugeordneten Luftzufiihrkammer 15 ausgeht und andernends zu einer Ausströmdüse 16 führt. Innerhalb des Ringmantels Ik ist eine Ringwand 17 und mit freiem Abstand innerhalb derselben eine Ringwand 18 angeordnet» Die Ringwände 17, 18 grenzen zwischen sich einen ringförmig profilierten Zuströmkanal 19 für den in der Brennkammer 13 zu verbrennenden Anteil des Brenngases ein. Brennkammerseitig ist der Zuströmkanal 19 durch eine kegelstumpfförmige Wand 20 mit Gasdüsen 21 begrenzt.

Mit freiem Abstand innerhalb der Ringwand 18 erstreckt sich ein Zündbrenner 22, Zwischen diesem und der Ringwand 18 verbleibt ein jmerer Luftzuführungskanal 23 und zwischen der Ringwand 17 und der Ringwand Ik liegt ein äußerer Luftzuführungskanal 2k, Brennkammerseitig ist der Luftzuführungskanal 23 durch ein Drallgitter 25 begrenzt _t während der brennkammerseitige Bereich der Ringwand 17 radiale Lufteinströmöffnungen 26 aufweist. Von einer die Ringwand 14 umfassenden Brenngaszuführungskaramer 27 aus erstrecken sich über den Umfang gleichmäßig verteilte, vorderendig mit Busen 28 versehene Gasführungsrohre 29. Anstelle einer solchen Anordnung könnte von der Gas-

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Zuführungskammer 27 ein ringförmig profilierter Kanal ausgehen, der gemäß Fig. h ausgangsendig durch stegartige, mit freien Abständen angeordnete Blenden 30 aufgegliedert ist.

Zum Betrieb der Brenneranordnung wird aus der in dem Ofenraum zu verbrennenden Gasmenge ein beispielsweise bei 10 % bis 20 % liegender Teil abgezweigt« Die Hauptmenge des Brenngases wird durch die Kammer 27 zugeleitet, während der abgezweigte Teil über die Kammer 31 zu dem Zuströmlranal 19 fließt und durch die in der Wand 20 angeordneten Düsen in die Brennkammer 13 gelangt. Hier wird das Gas stetig mit durch den inneren Ring— kanal 23 über das Drallgitter 25 sowie durch den äußeren Ringkanal 2k über die Düsen 26 aus der Luftzuführungskammer 15 zuströmender Verbrennungsluft im wesentlichen vollständig verbrannt. Die sehr heißen Verbrennungsgase strömen mit hoher Geschwindigkeit durch die Düse 16 in den Ofenraum 12. Der Impuls dieses Gasstrahls hängt von der Menge des in der Brennkammer 13 verbrannten Gases ab. Der die Düse 16 verlassende Gasstrahl bestimmt die Form und Länge der in den Ofenraum 12 beim Verbrennen des aus der Brenngaszuführungskammer 27 zuströmenden Gases mit der durch den Ofenkopf zufließenden Verbrennungsluft gebildeten Flamme. Diese ist demnach durch Beeinflussung der In der Brennkammer 13 ausbrennenden Gasmenge beeinflußbar.

Fallweise ist es zweckmäßig, anstelle einer kreisrunden Düse nach den Fig. 1 - 4 eine sternförmig profilierte Düse 32 nach Fig. 5 zu verwenden und zwischen einander benachbarten Vor-

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Sprüngen 33 dieses DUsenprofils Gaszuführungskanäle 34 anzuordnen, um in dem Ofenraum eine stets stabile Flamme aufrechtzuerhalten, deren Form und Länge durch den Anteil des in der Brennkammer 13 verbrannten Gases bestimmt wird. Änderungen dieser Gasmenge beeinflussen die Gesamtleistung der Ofenbeheizung nicht, sofern die gesamte Brenngasmenge konstant gehalten wird.

Die dargestellten Ausführungen sind, wie schon erwähnt wurde, nur beispielsweise Verwirklichungen der Erfindung, Dieee ist nicht darauf beschränkt. Es sind vielmehr noch mancherlei andere Ausführungen möglich.

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Claims (1)

1. Ansprüche:

   1, Gasbrenner für Drehrohröfen mit einer im Strom der aus dem Ofenkopf zufließenden Verbrennungsluft angeordneten Brenngaszuführung, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenngaszuführung eine einen Hilfsbrenner (l9_f 23, 2k) und eine dessen Brenngase als Gasstrahl leitende Düse (16) umfassende Brennkammer (13, 14) eingegliedert ist.

   2„ Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Hilfsbrenners (19, 23,-2k) in einem Bereich von etwa 10 % bis 20 fo der Gesamtleistung des Gasbrenners regelbar ist,

   3, Gasbrenner nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, (iaß die Brennkammer (13, Ik) im Kernbereich der Brenngaszuführung angeordnet ist.

   k, Gasbrenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Hilfsbrenner (19, 23, 2k) zugeordnete Luftzuführung in zwei durch einen ringförmigen GasZuführungskanal (19) getrennte Ringzonen (23, 2k) aufgeteilt ist, deren innere zu einem Drallgitter (25) und deren äußere zu etwa radial gerichteten Düsen (26) führt.

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   5. Gasbrenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - k_} dadurch gekennzeichnet, daß der Gaszuführungskanal (19) des Hilf sbrenners (19, 23, 2k) durch eine kegelstumpf förinige, mit Gasdüsen (21) versehene Ringwand (20) begrenzt ist»

   6„ Gasbrenner nach Anspruch h oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zentral in der inneren Ringzone (23) der Luftzuführung des Hilfsbrenners (19, 23, 2,k) ein Gaszündbrenner (22) angeordnet ist.

   7. Gasbrenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß als die Brennkammer umfassende Brenngaszuführung eine ringförmig angeordnete Gruppe von zu Gasdüsen (28) führenden Kanälen (29) dient,

   8. Gasbrenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Brennkammer umfassende,', ringförmig profilierte Brenngaszuführung ausgangsendig durch mit freien Abständen angeordnete stegförmige Blenden (30) aufgegliedert ist.

   9. Gasbrenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ausgang der Brennkammer bildende Düse (32) ein etwa sternförmiges lichtes Profil auf-

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   weist, zwischen dessen einander benachbarten Vorsprüngen (33) BrenngaszufUhrkanäle (3^) münden.

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