DE2018187C - Verfahren und Einrichtung zur Vermeidung des Flammenrückschlags in einem Brennersystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Vermeidung des Flammenrückschlags in einem Brennersystem, bei dem Luft und Brennstoff vor dem Brennerzutritt zu einem brennbaren Gemisch vorgemischt werden.

Bei bekannten Gasbrennersystemen werden die Verbrennungsluft und der Brennstoff zu einem brennbaren Gemisch gemischt, bevor sie über eine Leitung in den Einlaß eines Gasbrenners gelangen. Bei solchen Brennersystemen strömt das brennbare Gemisch während des Ein- und Abschaltens des Brenners mit äußerst niedriger Geschwindigkeit durch den Brennereinlaß. Die Strömungsgeschwindigkeit des brennbaren Gemischs ist hierbei kleiner als die Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit. Dies hat zur Folge, daß sich die Brennerflamme durch den Brennereinlaß entgegen der Gaszustrbmungsrichtung gegebenenfalls bis in die von dem brennbaren Gemisch durchströmte Brennerzuführungsleitung ausbreiten kann, wobei sich gewöhnlich in Strömungsrichtung vor dem Brennereinlaß eine Verpuffung einstellt. Diese durch den Flammenrückschlag bewirkten Verpuffungen sind gefährlich und können zu erheblichen Störungen führen. Außerdem können sie die empfindlichen Kontroll- und Reglerelemente beschädigen, die mit der Zuführungsleitung für das Luft-Brennstoff-Gemisch verbunden sind.

Aus den vorgenannten Gründen ist es daher erwünscht, ein Rückschlagen der Flamme bei Gemisch-Brennern und damit Verpuffungen in dem Leitungssystem zu vermeiden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mit dem bzw. mit der sich der Flammenrückschlag bei Gemisch-Brennersystemen auf einfache Weise wirksam verhindern läßt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß in dem Betriebsbereich des Brennersystems, bei dem ein Flammenrückschlag auftreten kann, dem Brennstoff-Luft-Gemisch inertes Gas in solchem Maße zugeführt wird, daß die Strömungsgeschwindigkeit zumindest am Brenneraustritt oberhalb der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit gehalten wird.

Es ist an sich bekannt, Stickstoff in die Verbrennung gesteuert einzuleiten, ohne dabei das Brennstoff-Sauerstoff-Mischungsverhältnis zu verändern. Mit dieser Maßnahme soll aber die Flammentemperatur geregelt werden. Weiterhin ist es bekannt, den Gasaustrittsquerschnitt von Gasbrennern über einen verschiebbaren Stöpsel einzustellen und für die Stöpseleinstellung einen Maximaldruckfühler und einen Minimaldruckfühler vorzusehen, die beide von dem ungedrosselten Gasdruck, der in dem Raum vor dem Gasaustritt herrscht, beaufschlagt werden, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Einschaltung des Maximaldruckfühlers den Stöpsel im Sinne eines großen Gasaustrittsquerschnitts verstellt, während die Einschaltung des Minimaldruckfühlers den Stöpsel im Sinne eines kleinen Gasaustrittsquerschnitts verschiebt. Mit diesen Maßnahmen soll erreicht werden, daß dem Brenner eine geregelte Gasmenge zugeführt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dagegen, wie erwähnt, das inerte Gas in vorbestimmten Mengen und in bestimmten Betriebszuständen dem Brennstoff-Luft-Gemisch zugesetzt mit dem Ziel, die Strömungsgeschwindigkeit zumindest am Brenneraustritt stets oberhalb der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit zu halten. Wird die Brennstoff-Luftzufuhr auf eine Strömungsgeschwindigkeit vermindert, die im Bereich der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit liegt, so wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das inerte Gas zweckmäßig in einer entsprechend der Verminderung der Brennstoff-Luftzufuhr ansteigenden Menge zugeführt. Beim Abschalten des Brennersystems bei einer Geschwindigkeit des Brennstoff-Luft-Gemisches, die über der

ίο Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit liegt, kann das erfindungsgemäße Verfahren in der Weise zur Durchführung kommen, daß eine nahezu konstante Inertgasmenge zugeführt wird, die so bemessen wird, daß das Gemisch unbrennbar wird, bevor die· Geschwindigkeit des Gemisches die Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit erreicht.

Andererseits wird beim Einschalten der Brennerbeheizung erfindungsgemäß ?unächst ein unbrennbares Gemisch aus Inertgas, Brennstoff und Luft zugeführt und die Inertgaszuführung erst dann abgeschaltet, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoff-Luft-Gemisches oberhalb der Fiammenfortpflanzu ngsgeschwindigkeit liegt.

Mit dem erfindungsgemäßeh Verfahren wird somit

sichergestellt, daß sowohl beim Ein- und Abschalten als auch beim Zurückschalten bzw. beim Drosseln der Brennerbeheizung in der Gaszuführung zu dem Brennersystem stets eine Geschwindigkeit vorhanden ist, bei der ein Flammenrückschlag nicht eintreten kann.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich eine Einrichtung verwenden, die erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des durch den

Brennereinlaß strömenden Brennstoff-Luft-Gemisches und einer Inertgaszuführungsvorrichtung zur Zuführung von Inertgas zu dem Gemisch in Strömungsrichtung vor dem Brennereinlaß sowie mit einer mit diesen beiden Vorrichtungen zusammenwirkenden Steuervorrichtung versehen ist, welche die Inertgaszuführungsvorrichtung betätigt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des zuströmenden Gemisches nicht wesentlich größer ist als die Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit. Die Meß- und Steuervorrichtung kann eine die Brennerbeheizung überwachende Temperaturüberwachungsvorrichtung sein.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung steuert die Steuervorrichtung ein in der Luftzuführung angeordnetes Regelventil, wobei eine Vorrichtung vorgesehen ist, welche die Brennstoffzuführung in Abhängigkeit von der Luftzuführung unter Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Mischungsverhältnisses steuert. Es empfiehlt sich, in der Inertgaszuführungsleitung ein Mengenregelventil anzuordnen, welches von der Steuervorrichtung für die Brennstoff-Luftzuführung gesteuert ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Inertgaszuführungsvorrichtung in Strömungsrichtung hinter der Mischzone für Brennstoff und Luft an die Brennerleitung angeschlossen.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtungen für ein Gemisch-Brennersystem in Form eines Schaltschemas dargestellt.

Die Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben sind, zeigt in Fig. 1 eine Reihe Gasbrenner A, die über Brennerspeiseleitungen 12 mit dem Brenngas versorgt werden.

. Y

nd liber eine Samr

Die Speiseleitungen 12 sind über eine Sammelleitung so liefert dieser über die Leitung 38 ein Drucksigna

TJ ^an rf^{inc Gaszufu}h^run8^sIeitung 14 angeschlossen. an den Regler 40 des Brennstoffventils 42, wodurcl

Jeder Brenner A weist einen Brennureinlaß 17 auf, dieses selbsttätig verstellt wird, bis die Drucksignah

durch den das Brenngas von der Speiseleitung 12 her der Relais 30 und 32 wieder in Übereinstimmung mi

dem Brenner zur Verbrennung zuströmt. 5 der Einstellung des Steuercomputers 36 ausgeglicher

In der USA.-Patentschrift 3 396 951 ist eine sind. Mit dieser Anordnung wird somit das Brenn· Anlage offenbart, bei der die in Fig. 1 dargestellte stoff-Luft-Verhältnis des den Brennern^ durch di« Einrichtung mit besonderem Vorteil zur Anwendung Brennereinlässe 17 zuströmenden Gemisches lediglicl kommen kann. Es handelt sich hier um einen direkt mittels eines einzigen Ventils 42 gesteuert,
beheizten Hochtemperaturofen, in dem kontinuierlich io In der Luftzuführungsleitung 16 befindet sich eir durchlaufende Metallbänder einer raschen. Vorerwär- Luftregelventil 44, welches von einem pneumatischer mung unterworfen werden, bevor sie in einer nach- Regler 46 gesteuert wird. Eine Temperaturüberfolgenden Behandlungsstufe auf ihre endgültige wachungsvorrichtung C liefert über eine Leitung 4f Behandlungstemperatur gebracht werdisn. Solche pneumatische Signale an den Regler 46, um die EinÖfen können für unterschiedliche Zwecke Verwen- 15 stellung des Luftventils 44 zu verändern. Die Verdung finden, z. B. zum Erhitzen von Eisenmetall- stellung des Luftventils 44 führt zu einer Änderung bändern vor einem Galvanisierungsprozeß. Wenn der der Drückdifferenzen an der Meßblende 22. Dies hai kontinuierliche Durchlauf des Bandes durch den Vor- zur Folge, daß die Steuervorrichtung 36 das Brennerhitzungsofen auf Grund eines Bandrisses oder auf Stoffventil 42 automatisch nachstellt, wodurch das Grund eines Versagens der mechanischen oder elek- ao Luft-Brennstoff-Verhältnis an dem Misch-T-Stück 18 trischen Einrichtungen unterbrochen wird, so besteht konstant gehalten wird. An Stelle der pneumatischer hier die Gefahr, daß das Metallband bei der hohen Steuerungen können bei der erfindungsgemäßen Ein-Ofentemperatur beschädigt wird. Bei einer Unter- richtung auch hydraulische oder elektrische Steuerbrechung des Banddurchlaufs müssen daher die vorrichtungen oder sonstige Vorrichtungen zur Auf-Brenner abgeschaltet werden, wobei gegebenenfalls 35 rechterhaltung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses zugleich mit dem Abschalten der Brenner durch Verwendung finden.

Gaseinleiten eine Notatmosphäre in der Ofenkammer Bei maximaler Brennerbeheizung wird das Luftbewirkt wird. Brennstoffgemisch z. B. mit einem Druck in dei

Die bei einem gasbeheizten Ofen dieser oder ahn- Größenordnung von 305 mm Wassersäule der licher Art mit Vorteil verwendbare Einrichtung ge- 30 Brenner A zugeführt. Um die Gefahr eines Flammenmäß der Erfindung weist ein Gebläse B für die Zu- rückschlages an den Brennern auszuschalten, darf der leitung der Verbrennungsluft über eine Hauptleitung Druck des zugeführten Gemisches einen Mindestwert 16 zu einem der Gasmischung dienenden T-Stück 18 nicht unterschreiten, der hier 10,2 mm WS betrager auf, während das Brenngas von einer Gasquelle über mag. Bei turbulenter Strömung durch eine Drosseleine Gasleitung 20 dem T-Stück 18 zugeführt wird. 35 stelle, wie sie die Brenneröffnung darstellt, ändert Die Luft und das Brenngas werden in dem T-Stück 18 sich die Druckdifferenz mit dem Quadrat der Durchzu einem brennbaren Gemisch gemischt, welches dann flußgeschwindigkeit. Der zulässige Brenner-Rücküber die Leitung 14 den Brennern A zuströmt. Es Stellbereich umfaßt dann den Druckbereich von 3OC versteht sich, daß über die Leitung 14 jede beliebige bis 10,2 mm WS, was einem Druckbereich von 3C Anzahl an Brennern oder Brennersätzen mit dem 40 bis 1 oder einem Durchflußbereich der Quadratwurzel brennbaren Gemisch versorgt werden kann. von 30 entspricht. Demnach beträgt der Durchfluß-

Um in dem über die Leitung 14 zuströmenden bereich angenähert 5,5 bis 1. Wenn ein dem zubrennbaren Gemisch ein konstantes Luft-Brenngas- lässigen Mindestdruck entsprechender Druck erreichi Verhältnis aufrechzuerhalten, sind Vorrichtungen wird, sollte der Gaszufluß vollständig und möglichst herkömmlicher Art vorgesehen. Diese weisen Meß- 45 rasch abgesperrt werden. Selbst wenn das Luftventil düsen 22 und 24 auf, von denen die eine in der 44 und das Brenngasventil 42 praktisch schlagartig Luftzuführungsleitung 16 und die andere in der Gas- von einer Stellung, in der sie sich in unmittelbare! zuführungsleitung 20 angeordnet ist. Die Drücke in Nähe der Schließstellung befinden, geschlosser Strömungsrichtung vor und hinter den Meßdüsen werden, tritt nahezu immer ein Flammenrückschlaj bzw. Meßblenden 22 und 24 werden auf Differential- 50 auf. Mit der Erfindung wird dies dadurch vermieden, umformer-Signalgeber 26 und 28 übertragen, die daß das Luft-Brenngas-Gemisch vor seiner Abschalihrerseits der Druckdifferenz proportionale Druck- tung mit einer solchen Menge eines inerten bzw signale auf Relais 30 und 32 übertragen. Die Relais unbrennbaren Gases versetzt wird, daß die 30 und 32 liefern Drucksignale, die proportional den Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches oberhalb Quadratwurzeln der Drucksignale der Signalgeber 26 55 der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit gehalten und 28 sind. Das von den Relais 30 und 32 gelieferte wird. Dabei kann dem Gemisch soviel inertes Gas Drucksignal ist außerdem proportional den Druck- zugeführt werden, daß das Gemisch unbrennbar wird, differenzen an den Meßblenden 22 und 24. Das Im Betrieb liefert die TemperaturüberwachungSr Drucksignal der Relais 30 und 32 wird von einem vorrichtung C Drucksignale über eine Leitung 48 an Verhältnisrechner, einem Verhältnis-Steuercomputer 60 den Regler 46 des Luftventils 44, wodurch die Druck-36, empfangen. Die von den Relais 30 und 32 ein- differenz über der Meßblende 22 verändert wird. Die gehenden Signale werden von dem Verhältnisrechner Steuervorrichtung 36 betätigt dann das Brennstoffgegeneinander verglichen. Solange das Luft-Brenngas- ventil 42 in der Weise, daß das Mischungsverhältnis Verhältnis mit der Einstellung des Steuercomputers an dem T-Stück 18 seinen konstanten Wert beibehält. 36 übereinstimmt, bleibt das von ihm über die Rohr- 65 Die Steuervorrichtung 36 steuert hierbei die Verleitung 38 abgegebene Ausgangssignal unverändert. brennung an den Brennern A nach Maßgabe der Stimmt das Luft-Brenngas-Verhältnis jedoch nicht Temperatureinstellung der Temperaturüberwacnungsmit der Einstellung des Steuercomputers 36 überein, vorrichtung C. Im Falle einer Störung oder eine

Fehlers bei der Durchführung des Metallbandes durch 90 °/o Methan enthält. Ein Brenngas-Luft-Verhältnis

den Ofen können die Brenner A entweder mittels von 9,052:1 entspricht dann einer 95 °/oigen voll-

einer automatischen Vorrichtung oder durch Ver- kommenen Verbrennung. Die Verdünnung des

stellung der Temperaturüberwachungsvorrichtung C Brenngases mit etwa 5,5 Teilen Stickstoff bei zugleich

im Sinne einer niedrigeren Arbeitstemperatur abge- 5 konstant bleibendem Luft-Brenngas-Verhältnis führt

schaltet werden. Die Temperaturüberwachungsvor- hierbei zu einem nicht brennbaren Gemisch. Durch

richtung C überwacht daher praktisch die Durchfluß- Zuführung von 5,5 oder etwa 6 Teilen an Inertgas

geschwindigkeit des Luft-Brennstoff-Gemisches durch wird daher bei jedem Luft-Brenngas-Verhältnis die

die zu den Brennern A führende Leitung 14. Flamme ausgelöscht. Hieraus ergibt sich die Menge

Es versteht sich, daß die Durchflußgeschwindigkeit ίο an Stickstoff, die für den Fall zuzuführen ist, daß es

des brennbaren Gemisches durch die Leitung 14 auch erwünscht ist, die Flammen an den Brennern A voll-

in anderer Weise, z. B. durch unmittelbare Messung ständig auszulöschen.

der Strömungsgeschwindigkeit oder durch Messung Ein Vierzonen-Vorerwärmungsofen typischer Aus-

des Drucks in der Leitung 14, bestimmt werden bildung mag z. B. in seiner Durchsatzleistung auf die

könnte. 15 Erwärmung von 11 340 kg Stahlband je Stunde bei

Wenn das von der Temperaturüberwachungsvor- einer Temperatur der Ofenkammer von 1200° C ausrichtung C durch die Leitung 48 abgegebene Druck- gelegt sein. Die Gesamtbrenngasmenge beträgt hierbei signal abnimmt, so wird hierdurch die Beheizung etwa 283 m^s Naturgas je Stunde oder etwa 71 m³ je der Brenner A herabgesetzt. Fällt hierbei die Be- Stunde für jede Ofenzone, sofern die Ofenzonen heizung der Brenner Λ auf ein Niveau ab, welches ao beheizungsmäßig gleich belastet werden. Wenn der einem Druck des durch die Brennerspeiseleitung 12 maximale Druck des Gemisches an den Brennern strömenden Luft-Brennstoff-Gemisches von etwa 305 mm WS beträgt und die Abschaltung einer Ofen-19 mm WS entspricht, so öffnet ein Druckschalter 50 zone unter Berücksichtigung der Sicherheitsbelange seinen Kontakt. Ein Druck von etwa 19 mm WS liegt bei einem Druck des Gemisches von 19 mm WS erausreichend weit oberhalb des angenommenen zu- 35 folgen soll, so ist das Verhältnis zwischen Maximallässigen Mindestwerts von 10,2 mm WS, so daß ein und Minimaldruck 305/19, was einem Wert von 16 Flammenrückschlag in Strömungsrichtung vor den entspricht, während das Mengenverhältnis gleich der Brenneröffnungen 17 vermieden wird. Der Druck- Quadratwurzel von 16, also gleich 4 ist. Hieraus schalter 50 ist über eine Leitung 54 an eine elek- ergibt sich, daß die Ofenzone bei einer Brenngastrische Energiequelle D angeschlossen; er ist ferner 30 menge von 71:4, also von 18 m³ Gas je Stunde abgeüber eine Leitung 56 mit einem elektrischen Relais 52 sperrt werden sollte. Bei einer 6:1-Verdünnung mit elektrisch verbunden. Das öffnen des Druckschalters Stickstoff ist das erforderliche Sickstoffvolumen 50 betätigt das Relais 52, welches über eine Leitung 625 · 6 = 106,2 m^s je Stunde. Dies ist die Menge, 58 mit der anderen Seite der elektrischen Energie- die bei Abschaltung an der Stelle 72 der Gaszufühquelle D verbunden ist. Bei Betätigen des Relais 52 35 rungsleitung zugeführt werden muß, um einen wird über eine Leitung 62 ein magnetbetätigtes Drei- Flammenrückschlag zu verhindern. Außerdem sollte wegeluftventil 60 erregt, welches über eine Leitung 64 hierbei ein gewisser Sicherheitsfaktor in die Rechnung an eine Druckquelle E angeschlossen ist. Das Ventil einbezogen werden.

60 liefert daher über eine Leitung 66 ein Druck- An die Leitung 48 ist ein weiterer Druckschalter 74 signal an ein Ventil 68, sobald das Relais 52 erregt 40 angeschlossen, der beim Auftreten eines Signals in wird. Das über die Leitung 66 übertragene Druck- der Leitung 48 öffnet, welches einem Brenngas-Luftsignal öffnet das Ventil 68, wodurch inertes Gas aus Gemischdruck der Leitung 14 von etwa 12,7 mm WS einer Gasquelle H über eine Leitung 70 und ein entspricht. Das öffnen des Druckschalters 74 betätigt T-Stück 72 in die Gaszuführungsleitung 14 eingeführt ein elektrisches Relais 76. Der Druckschalter 74 ist wird. Das aus der Gasquelle H zugeführte Gas kann 45 über eine Leitung 54 an die elektrische Energie-Stickstoff oder irgendein anderes geeignetes Inertgas quelle D und über eine Leitung 78 an das Relais 76 sein. Beispielsweise kann mit einer Inertgasmischung angeschlossen. Letzteres ist über die Leitung 58 mit aus Kohlendioxid und Stickstoff gearbeitet werden, dem anderen Pol der elektrischen Energiequelle verwobei das Kohlendioxid aus den Abgasen des voll- bunden. Die Betätigung des Relais 76 bewirkt eine ständig verbrannten Brenngas-Luft-Gemisches gewon- so Erregung der Magnetventile 80 und 82, die mit dem nen wird, die von dem Kondenswasser befreit und Relais 76 über eine elektrische Leitung 84 verbunden gekühlt werden. sind. Das Magnetventil 80 bewirkt in einer Leitung

Um den aus der Quelle H in die Leitung 14 strö- 86 ein Dnicksignal, wodurch das Brennstoffventil 88 menden Inertgasstrom regulieren zu können, kann in in der Brennstoffleitung 20 vollständig geschlossen der Leitung 70 ein Drosselventil 73 oder eine fest 55 wird. Das Magnetventil 82 erzeugt in einer Rohreingestellte Drosseldüse angeordnet sein. Ferner emp- leitung 90 ein Drucksignal, unter dessen Wirkung ein fiehlt es sich, in der Leitung 70 ein Hauptabsperr- in der Luftzuführungsleitung 16 liegendes Luftventil ventil 75 vorzusehen. Wenn die Strömungsgeschwindig- 92 geschlossen wird. Bei der hier beschriebenen Ankeit des Luft-Brennstoff-Gemisches in der Leitung 14 Ordnung wird somit das Ventil 68 durch ein positives einen Wert hat, der einem Druck von etwa 19 mm WS 60 Drucksignal im Sinne einer öffnung betätigt, während entspricht, so ist der Zufluß an Inertgas aus der die Ventile 88 und 92 durch positive Drucksignale im Quelle H über die Leitung 70 in die Leitung 14 aus- Schließsinne verstellt werden. Um einen störungsreichend groß, um eine Gasströmungsgeschwindigkeit freien Betrieb der Überwachungseinrichtung zu aufrechtzuerhalten, die größer ist als die Flammen- gewährleisten, kann das öffnen und Schließen der fortpflanzungsgeschwindigkeit des durch die Leitung 65 Ventile entweder mittels positiver Drucksignaie oder 14 strömenden Gemisches. Beispielsweise kann das mittels Nulldrucksignale bewirkt werden,
über die Leitung 20 zugeführte Brenngas aus einem Wenn der Signaldruck in der Leitung 48 einem Naturgas bestehen, welches üblicherweise mindestens Druck des Brennstoff-Luft-Gemisches in der Leitunc

7 8

14 von etwa 21,7 mm WS oder weniger entspricht, ist angeordnet ist, mit welchem sich der Inertgaszufluß das Stickstoffzuführungsventil 68 geöffnet, während aus der Inertgasquelle H beeinflussen läßt. Das die Brennstoff- und Luftventile 88 und 92 geschlossen Abstimm-Regelveiitil 103 weist einen Regler 105 auf, sind. Der an der Stelle 72 zugeführte Stickstoff durch- der mit einer Drucksignalleitung 107 verbunden ist. strömt dann in einem kontinuierlichen Strom den 5 Die Leitung 107 ist über eine Leitung 109 und einen hinter dieser Zuführungsstelle liegenden Abschnitt Umwandler bzw. eine Signalumkehrvorrichtung 110 der Mischleitung 14 und die hieran angeschlossenen an die Drucksignalleitung 48 der Temperaturüber-Leitungen 12 der Brenner A. wachungsvorrichtung C angeschlossen. Bei dieser

Bei der dargestellten Zeichnung können Ventile J Anordnung werden die Brenngas- und Luftvenlile 42 in der Drucksignalleitung 86 zwischen dem Magnet- io und 44 über ihre Betätigungsvorrichtungen 40 und 46 ventil 80 und dem Brenngasventil 88 bzw. in der von dem Drucksignal beeinflußt bzw. gesteuert, wel-Drucksignalleitung 90 zwischen dem Magnetventil 82 dies die Temperaturüberwachungsvorrichtung Γ über und dem Luftventil 92 angeordnet sein. Jedes Ventil J die Leitung 48 liefert. Das über die Leitung 48 auf weist ein Rückschlagventil 96 und ein Absperr- bzw. die Betätigungsvorrichtungen 40 und 46 übertragene Drosselventil 98 auf. Die Ventile / sind so eingestellt, 15 Drucksignal gelangt außerdem zur Leitung 109. wo daß sie ein rasches öffnen und verhältnismäßig lang- es nach Umwandlung in der Signalumkehrvorrichtung sames Schließen des Gasventils 88 bzw. ein rasches HO über die Leitung 107 dem Regler 105 des Ab-Schließen und ein verhältnismäßig langsames öffnen stimmventils zugeführt wird. Das über die Leitung 48 des Luftventils 92 bewirken. Auf diese Weise wird übertragene Drucksignal bewirkt daher ein Schließen sichergestellt, daß das Luft-Gas-Verhältnis während 20 der Ventile 42 und 44 über ihre Betätigungsvorrichder raschen Ventilverstellung, z. B. während der Zeit tungen 40 und 46 sowie ein proportionales öffnen der Einschaltung und der Abschaltung, niemals einen des Ventils 103 über den Regler 105 mit der Folge. Luftüberschuß aufweist. daß über die Leitung 70 Inertgas in die Leitung 14

Die Erfindung weist ferner eine Überwachungs- injiziert wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvorrichtung K auf, die den Durchlauf des Metall- 25 form ist der Regler 105 des Ventils 103 so eingestellt, bandes durch einen Wärmeofen überwacht und hier- daß er das Ventil 103 nicht öffnet und einzusteuern bei einen etwaigen Bandstillstand registriert. Im Falle beginnt, bis die Ventile 42 und 44 so weit geschlossen eines Bandstillstandes bewirkt die Überwachungsvor- sind, daß die Strömungsgeschwindigkeit des brennrichtung K ein elektrisches Signal in einer zu einem baren Gemisches innerhalb der Brenneröffnung 17 elektrischen Relais 104 führenden Leitung 102. Das 30 sich der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit des hierdurch erregte Relais 104 erregt seinerseits ein brennbaren Gemisches nähert. Sind die Veniile 42 und magnetbetätigt Dreiwegeventil 106 über eine elek- 44 dann so weit geschlossen, daß die Strömungstrische Leitung 108, wodurch die Drucksignalleitung geschwindigkeit des brennbaren Gemisches innerhalb 48 an der Anschlußstelle des Magnetventils 106 ab- der Brenneröffnung 17 sich der Flammenfortpflangesperrt und derjenige Abschnitt der Leitung 48 ent- 35 Zungsgeschwindigkeit nähert, so öffnet der Regler 105 lüftet wird, der die Verbindung zu dem Luftventil 44 das Ventil 103, so daß das Inertgas in genau abge- und den Druckschaltern 50 und 74 herstellt. Die Ent- stimmter Menge in die Gaszuführungsleitung injiziert lüftung dieses Abschnitts der Leitung 48 führt zu und damit die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb einem Abschalten der Brenner A in der vorstehend der Brenneröffnung 17 oberhalb der Flammenfortbeschriebenen Weise, allerdings mit dem Unterschied, 4° pflanzungsgeschwindigkeit gehalten wird. Die Ventile daß das Zeitintervall zwischen dem öffnen der 42 und 44 können anschließend geschlossen werden, Druckschalter 50 und 74 hier außerordentlich kurz so daß der Anteil des Brenngases und der Luft inner- ;

ist. Das Brenngasventil 88 und das Luftventil 92 halb des Gesamtgemisches nun erheblich unterhalb ']

werden daher sehr rasch geschlossen. Jedoch sorgt der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit liegt. \

die Einstellung der Ventile J mit dem Zweck, ein 45 Durch Betätigen des Ventils 103 über den Regler 105 \

verhältnismäßig langsames Schließen des Brenngas- kann die zugeführte Inertgasmenge dann so weit er- j

ventils 88 zu bewirken, auch weiterhin für einen solch höht werden, daß in der Brenneröffnung 17 eine im ]

ausreichenden Druck in der Leitung 14, daß ein wesentlichen konstante Gasdurchflußgeschwindigkeit Flammenrückschlag vor dem öffnen des Ventils 68 aufrechterhalten wird, die größer ist als die Flammen- j

und der Stickstoffzuführung über die Leitung 70 ver- so fortpflanzungsgeschwindigkeit des brennbaren Ge- !

mieden wird. Das durch den Brennereingang 17 misches. In bestimmten Fällen wird ein Ofen über j

strömende Gemisch wird somit dadurch auf einer längere Zeitspannen hinweg bei extrem niedrigen j

oberhalb der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit Temperaturen gefahren. Dies bedeutet, daß die j

liegenden Geschwindigkeit gehalten, daß Inertgas in Strömungsgeschwindigkeit des Brenngas- und Luft- j

den Gasstrom injiziert wird, bevor die Strömungs- 55 Gemisches innerhalb der Brenneröffnung 17 außer- i

geschwindigkeit des brennnbaren Gemisches auf einen ordentlich gering, jedoch noch ausreichend groß ist, !

Wert vermindert wird, der nicht wesentlich größer daß eine Verbrennung stattfindet, wobei allerdings |

ist als die Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit. die Gasströmungsgeschwindigkeit im Brennereinlaß !

Es versteht sich, daß die vorstehend beschriebene unterhalb der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit Einrichtung mit Sicherheitsvorrichtungen, wie z. B. 60 liegt. Mit der Einrichtung gemäß F i g. 2 können die einem in der Brenngasleitung 20 angeordneten Sicher- Brenner A bei sehr stark herabgesetzten Betriebsheits-Absperrventil 112 und einem Hand-Absperr- temperaturen ohne die Gefahr eines Flammenrückventil 114 sowie mit einer den Brennern A zugeord- Schlages betrieben werden, da das Ventil 103 im neten Zündflamme und Flammen-Sicherheitsvorrich- Brennereingang 17 eine Gasströmungsgeschwindigtungcn, ausgerüstet werden kann. 65 keit aufrechterhält, die größer ist als die Flammsn-

In Fig. 2 ist eine geänderte Ausführungsform der ' fortpflanzungsgeschwindigkeit des brennbaren Geerfindungsgemäßcn Einrichtung dargestellt, bei der in misches. Der Zufluß des Inertgases in das Gaszuder Inertgaszuführungsleitung 70 ein Regelventil 103 führungssystem wird hier so abgestimmt, daß eine

209 624/327

Strömungsgeschwindigkeit aufrechterhalten wird, die größer ist als die Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit des brennbaren Gemisches, obwohl zugleich die Verbrennung noch aufrechterhalten wird. In Nähe der vollen Abschaltung der Brenngas- und Luftzuführung ist der Anteil an zugeführtem inertgas so groß, daß das Gasgemisch unbrennbar wird. In jedem Fall ist es aber mit dieser Einrichtung möglich, die Brenner A über lange Zeitspannen hinweg bei extrem niedrigen Temperaturen zu betreiben. Die Temperaturüberwachungsvorrichtung C hält hierbei eine niedrige Verbrennungstemperatur in den Brennern A durch Abstimmen des zugeführten Brenngases, der Verbrennungsluft und des Inertgases aufrecht. Bei Einstellung der Temperaturüberwachungsvorrichtung C auf angenähert Null-Temperatur wird die Brenngas- und Luftzuführung über den Schalter 74 und die Ventile 98 vollständig abgeschaltet. Der Druckabfall in der Leitung 108 in Strömungsrichtung hinter dem Magnetventil 106 be- ao wirkt das volle öffnen des Ventils 103, wenn der Druck in der Leitung 48 auf Null abfällt, sobald das Magnetventil 106 von der Überwachungsvorrichtung K ein Signal empfängt.

Claims (9)

25 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Vermeidung des Flammenrückschlages in einem Brennersystem, bei dem Luft und Brennstoff vor dem Brennerzutritt zu einem brennbaren Gemisch vorgemischi werden, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Betriebsbereich des Brennersystems (A), bei dem ein Flammenrückschlag auftreten kann, dem Brenstoff-Luft-Gemisch inertes Gas in solchem MaPe. zugeführt wird, daß die Strömungsgeschwindigkeit zumindest am Brenneraustritt oberhalb der Fiammenfortpflanzungsgeschwindigkeit gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verminderung der Brennstoff-Luftzufuhr auf eine Strömungsgeschwindigkeit, die im Bereich der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit liegt, das inerte Gas in einer entsprechend der Verminderung der Brennstoff-Luftzufuhr ansteigenden Menge zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abschalten des Brennersystems bei einer Geschwindigkeit des Brennstoff-Luft-Gemisches, die über der Flammenfortpflan-Zungsgeschwindigkeit liegt, eine nahezu konstante Inertgasemenge zugeführt wird, die so bemessei wird, daß das Gemisch unbrennbar wird, bevo die Geschwindigkeit des Gemisches die Flammen fortpflanzungsgeschwindigkeit erreicht.

4.. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß beim Einschalten der Brennerbeheizung zunächst ein unbrennbares Gemisch aus Inertgas, Brennstoff und Luft zugeführt und die Inertgaszuführung erst dann abgeschaltet wird, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoff-Luft-Gemisches oberhalb der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit liegt.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Vorrichtung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des durch den Brennereinlaß (17) strömenden Brennstoff-Luft-Gemisches und einer Inertgaszuführungsvorrichtung (H, 68, 70, 72 bzw. H, 70, 72,103,105) zur Zuführung von Inertgas zu dem Gemisch in Strömungsrichtung vor dem Brennereinlaß (17) sowie mit einer mit diesen beiden Vorrichtungen zusammenwirkenden Steuervorrichtung versehen ist, welche die Inertgaszuführungsvorrichtung betätigt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des zuströmenden Gemisches nicht wesentlich größer ist als die Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Steuervorrichtung eine die Brennerbeheizung überwachende Temperaturüberwachungsvorrichtung (C) ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung ein in der Luftzuführung angeordnetes Regelventil (44) steuert und daß eine Vorrichtung (22 bis 42) vorgesehen ist, welche die Brennstoffzuführung in Abhängigkeit von der Luftzuführung unter Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Mischungsverhältnisses steuert.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Inertgaszuführungsleitung (70) ein Mengenregclventi! (103) angeordnet ist, welches von der Steuervorrichtung für die Brennstoff-Luftzuführung gesteuert ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Inertgaszuführungsvorrichtung in Strömungsrichtung hinter der Mischzone (18) für Brennstoff und Luft an die Brennerleitung (14) angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen