DE202004001143U1

DE202004001143U1 - Brenner für industrielle Anwendungen

Info

Publication number: DE202004001143U1
Application number: DE200420001143
Authority: DE
Original assignee: Walter Brinkmann & Co KG GmbH
Current assignee: Walter Brinkmann & Co KG GmbH
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2014-01-28
Also published as: RU39685U1

Abstract

Brenner für industrielle Anwendungen für Schmelz- oder Wärmeprozesse mit einem Ölbrenner (3) mit einem Brennereinlass einem am Brennereinlass angeordneten Ölzufuhrrohr (6), das in eine Mischkammer (7) mündet, einem konzentrisch zum Ölzufuhrrohr (6) angeordneten Primärgaszufuhrrohr (8), das in die Mischkammer (7) mündet, einer am Mischkammerauslass angeordneten ersten Düse (10), einem an die erste Düse (10) anschließenden Brennerrohr (11) mit einer am Brennerrohrende angeordneten zweiten Düse (12), einem das Brennerrohr (11) konzentrisch umgebenden Sekundärgasrohr (13), das an die zweite Düse (12) angeschlossen ist, sowie mit einem Gasbrenner, bestehend aus einem Verteilerrohr (17) mit mindestens einer Gaslanze (15), die neben der zweiten Düse (12) des Ölbrenners (3) ausmündet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner für industrielle Anwendungen für Schmelz- oder Wärmeprozesse.
Solche Brenner finden hauptsächlich bei der Eisen und Stahl erzeugenden Industrie Anwendung, beispielsweise in Kupolöfen, zur Pfannenvorwärmung, in Lichtbogenöfen, in Drehtrommelöfen, in Aufheizöfen und/oder in Siemens-Martin-Öfen.
Im Stand der Technik sind Brenner bekannt, die mit Öl, beispielsweise Schweröl, gespeist werden, wobei das Öl über eine Erdgaszuführung zerstäubt und in diesem zerstäubten Zustand in den Ofenraum eingebracht und verbrannt wird. Solche Brenner können nur als Öl-Gasbrenner eingesetzt werden, wobei es zudem erforderlich ist, dass die Erdgaszuführung auch nach Absperren der Ölzufuhr über einen gewissen Zeitraum weiter erfolgt, bis sämtliches im Brenner befindliches Öl verbrannt ist.
Aus dieser Betriebsweise resultiert ein relativ hoher Energieverbrauch, wobei zudem keine flexible Gestaltung des Brennprozesses möglich ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Brenner gattungsgemäßer Art zu schaffen, der alternativ als Ölbrenner oder Gasbrenner oder Mischbrenner eingesetzt werden kann, bei dem eine einfache Umstellung auf alternative Brennstoffe und Betriebsweisen möglich ist und der energiesparend einzusetzen ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Brenner vorgeschlagen, wie er im Anspruch 1 angegeben ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Brenner wird vorzugsweise mit Schweröl betrieben, welches über das Ölzufuhrrohr zugeführt wird, wobei ein wesentliches Merkmal des Brenners die doppelte Ölzerstäubung ist, welche als Primär- und Sekundärzerstäubung zu bezeichnen ist. Die Primärzerstäubung erfolgt am Brennereinlass in einer Mischkammer. Als Zerstäubermittel kommen alle gasförmigen Medien, zum Beispiel Pressluft, Dampf, Erdgas und dergleichen in Betracht. Sofern Dampf als Zerstäubungsmittel eingesetzt wird, sollte dieser möglichst 50 ° Celsius überhitzt sein.
Insbesondere bei der Zuführung von Dampf als Zerstäubermittel tritt das Öl-Dampf-Gemisch mit Schallgeschwindigkeit über eine Düse aus der Mischkammer in den Brennerraum ein. Die Sekundärzerstäubung erfolgt erst am Brennermund. Zum Zwecke der Sekundärzerstäubung kann ebenfalls vorzugsweise Dampf über das Sekundärgasrohr zugeführt werden. Während die Primär-Zerstäubung bei in Betrieb befindlichem Brenner immer in Tätigkeit ist, wird die Sekundärzerstäubung der gewünschten Flammenlänge entsprechend variiert. Bei voller Aktivierung beider Zerstäubungen wird eine kurze, breite und scharfe Flamme erzielt. Bei abgeschalteter Sekundärzerstäubung und Betrieb nur mit der Primärzerstäubung wird eine lange Flamme erreicht. Durch die Regelung der Sekundärzerstäubungsmenge erfolgt eine Änderung der Flammenlänge. Eine Erhöhung der Sekundärzerstäubungsmenge bedeutet eine Verkürzung der Flammenlänge und eine Verfeinerung der Öltropfen und analog umgekehrt bei einer Verminderung der Sekundärzerstäubermenge. Auch wenn überwiegend mit langer Flamme gearbeitet wird, kann über die Sekundärzerstäubung bei der Verbrennung von unterschiedlichen Heizölsorten der Zerstäubungsgrad und damit die Tropfengröße der Heizöle entsprechend eingestellt werden. Wegen der hohen Austrittsgeschwindigkeit (Schallgeschwindigkeit) des Öl/Dampfstrahlgemisches wird ein Unterdruck erzeugt, so dass die Ofengase (Verbrennungsluft) angesaugt und mit dem Öl-Dampf-Gemisch zusätzlich vermischt werden. Hieraus resultiert eine gleichmäßige Ofentemperaturverteilung und Wärmeübertragung. Auf diese Weise kann der Ölbrenner vor Ort so abgestimmt werden, dass er die jeweils gewünschten Anforderungen im Ofen erfüllt.
Der zusätzliche Gasbrenner besteht aus einem Verteilerrohr mit einer Vielzahl von Gaslanzen, an deren Ende das Brenngas über Gasdüsen verdrallt oder unverdrallt mit Schallgeschwindigkeit austritt. Durch diese vielen Einzeldüsen werden die Berührungsflächen zwischen den Brennmedien vergrößert und ein besserer Mischeffekt erzielt. Außerdem wird auch hier durch die hohe Austrittsgeschwindigkeit ein Unterdruck erzeugt, wodurch die Ofengase beziehungsweise die Verbrennungsluft angesaugt wird und sich mit den Brenngasen gut vermischt.
Beide Brennstoffmedien können einzeln zu 100 % oder auch als Gemisch im Verhältnis von beispielsweise 1 zu 10 eingesetzt werden. Die Umschaltung von Ölbetrieb auf Gasbetrieb oder vom Gasbetrieb auf Ölbetrieb kann jederzeit ohne Unterbrechungen und Energiesteigerung oder Reduzierung erfolgen.
Der erfindungsgemäße Brenner ist daher ohne konstruktive Änderungen wie folgt einzusetzen:
Ölbrenner mit 100 Leistung, Gasbrenner mit 100 Leistung, Öl-Gas-Mischbrenner, Öl-Sauerstoff-Brenner, Gas-Sauerstoff-Brenner, Öl-Gas-Sauerstoff-Brenner und allein als Sauerstoffbrenner. Besondere Vorteile beim Einsatz mit Sauerstoff oder als reiner Sauerstoffbrenner bei Verbrennungsprozessen sind Energieeinsparungen, Produktionssteigerungen, Produktivitätssteigerung, flexible Prozessgestaltung, reduziertes Abgasvolumen, bessere Abgasreinigung und geringere Investitionen für die Brennerausrüstung.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:
1 einen erfindungsgmäßen Brenner in der Einsatzsituation bei einem Industrieofen;
2 den Brenner in Einzeldarstellung im Mittellängsschnitt gesehen;
3 den Brenner gemäß 2 in Richtung des Pfeiles III in Draufsicht gesehen.
In 1 ist schematisch die Ausmauerung 1 eines Industrieofens gezeigt, wobei bei 2 der Ofeninnenraum verdeutlicht ist. Durch eine Öffnung der Ausmauerung 1 ist der allgemein mit 3 bezeichnete Brenner eingeführt, wobei der Brenner im Bereich der Auskleidung 1 und in dem in den Ofenraum 2 vorragenden Bereich von einem Kühlmantel 4 umgeben ist.
Die Einzelheiten des Brenners 3 sind in der Zeichnungsfigur 2 verdeutlicht.
Bei dem Brenner 3 handelt es sich um eine Kombination eines Ölbrenners mit einem Gasbrenner. Der Ölbrenner weist einen Einlassstutzen 5 beispielsweise für Schweröl auf, an den ein am Brennereinlass angeordnetes Ölzufuhrrohr 6 anschließt. Dieses Ölzufuhrrohr 6 mündet in einer Mischkammer 7 aus und ist konzentrisch von einem Primärgaszufuhrrohr 8 umgeben, welches durch einen Anschlussstutzen 9 beispielsweise mit überhitztem Dampf gespeist wird. Am Auslass der Mischkammer 7 ist eine erste Düse 10 vorgesehen, an die ein Brennerrohr 11 anschließt, welches in den Ofenraum 2 mündet. An der Mündung ist eine zweite Düse 12 vorgesehen. Das Brennerrohr 11 ist von einem Sekundärgasrohr 13 konzentrisch umgeben, welches durch einen Anschlussstutzen 14 beispielsweise mit überhitztem Dampf gespeist wird und welches in die zweite Düse 12 und über die Düse in den Ofenraum 2 ausmündet. Kombiniert mit diesem Ölbrenner ist ein Gasbrenner, der ein Verteilerrohr 17 aufweist, welches über einen Anschlussstutzen 16 mit Erdgas gespeist wird und von dem mehrere Gaslanzen 15 abgehen, die neben der zweiten Düse 12 des Ölbrenners in den Ofenraum 2 münden. Die Verteilerrohre 15 sind auf den Umfang des Brennerrohres 13 verteilt angeordnet und münden sämtlich neben der zweiten Düse 12 des Ölbrenners offen aus.
Das Sekundärgasrohr 13 und die Gaslanzen 15 sind von einem Kühlmantelrohr 18 in dem Bereich umgeben, der beim Betrieb des Brenners von den Ofentemperaturen belastet ist. Das Kühlmantelrohr 18 weist einen Anschlussstutzen 19 für den Kühlwassereinlauf und einen Anschlussstutzen 20 für den Kühlwasserablauf aus.
Konzentrisch zu jeder Gaslanze 15 ist ein weiteres Gaszufuhrrohr 21 angeordnet, welches über einen Anschlussstutzen 22 mit Sauerstoff gespeist wird. Die Gaslanze 15 und das weitere Gaszufuhrrohr 21 münden gemeinsam am den Ofenraum 2 zugewandten Ende aus. Zusätzlich ist an der Mündung von Gaslanze 15 und Sauerstoffzufuhrrohr 21 eine Mischdüse 22 angeordnet. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich, sind die Anschlussstutzen 9,14,22,16,19,20 sämtlich gleichgerichtet vorgesehen und gehen radial relativ zum Sekundärgasrohr 3 beziehungsweise den dazu parallelen Rohren ab.
Die Erfindung stellt einen Brenner zur Verfügung, der unterschiedliche Betriebsweisen mit Öl und/oder mit Gas und/oder mit Sauerstoff ermöglicht, wobei eine kompakte Bauform realisiert ist und ein weitestgehend störungsfreier Betrieb des Brenners sichergestellt ist.
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.
Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims

Brenner für industrielle Anwendungen für Schmelz- oder Wärmeprozesse mit einem Ölbrenner (3) mit einem Brennereinlass einem am Brennereinlass angeordneten Ölzufuhrrohr (6), das in eine Mischkammer (7) mündet, einem konzentrisch zum Ölzufuhrrohr (6) angeordneten Primärgaszufuhrrohr (8), das in die Mischkammer (7) mündet, einer am Mischkammerauslass angeordneten ersten Düse (10), einem an die erste Düse (10) anschließenden Brennerrohr (11) mit einer am Brennerrohrende angeordneten zweiten Düse (12), einem das Brennerrohr (11) konzentrisch umgebenden Sekundärgasrohr (13), das an die zweite Düse (12) angeschlossen ist, sowie mit einem Gasbrenner, bestehend aus einem Verteilerrohr (17) mit mindestens einer Gaslanze (15), die neben der zweiten Düse (12) des Ölbrenners (3) ausmündet.
Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vom Verteilerrohr (17) mehrere Gaslanzen (15) abgehen, die auf den Umfang des Sekundärgasrohres (13) des Ölbrenners (3) verteilt angeordnet sind und sämtlich neben der zweiten Düse (12) des Ölbrenners (3) offen münden.
Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärgasrohr (13) und die Gaslanzen (15) von einem Kühlmantelrohr (18) umhüllt sind, das radial einen Zulauf- und einen Ablaufstutzen (19,20) für Kühlmittel aufweist.
Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass konzentrisch in jeder Gaslanze (15) ein weiteres O₂-zufuhrrohr (21) angeordnet ist, wobei die Gaslanze (15) und das O₂-zufuhrrohr (21) gemeinsam ausmünden.
Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Mündung von Gaslanze (15) und O₂-zufuhrrohr (21) eine Mischdüse (22) angeordnet ist.