DE2165172A1

DE2165172A1 - Strahlheizrohr für Industrieöfen

Info

Publication number: DE2165172A1
Application number: DE19712165172
Authority: DE
Inventors: Hans χ 9000 Karl Marx-Stadt; Wittig Siegfried χ 7000 Leipzig Pfau
Original assignee: Schwermaschinenbau Kombinat Ernst Thalmann VEB
Current assignee: Schwermaschinenbau Kombinat Ernst Thalmann VEB
Priority date: 1970-12-30
Filing date: 1971-12-29
Publication date: 1972-07-27

Description

Strahlheizrohr für Industrieöfen Die Erfindung bezieht sich auf ein Strahlheizrohr für Industrie öfen mit einem von einem Mantelrohr umgebenen Brennrohr und in dieses axial hineinragender Brennerdüse mit zentralem Brennstoffzuführungskanal, der konzentrisch von einem Luftzuführungskanal umschlossen wird und einem über das gesamte Brennrohr erstreckenden Abgasrückführungskanal.
Strahlheizrohre mit innerer Abgasumwälzung dienen zur Beheizung von Anlagen und Aggregaten, bei denen das Einsatzgut bzw. die vorhandene Atmosphäre nicht durch Abgase beaufschlagt oder verunreinigt werden darf.
Die benannten Strahlheizrohre bestehen aus einer Brennerdüse, der Brennluftzuführung, die meist konzentriach zueinander angeordnet sind und einem Brennrohr, welches ebenfalls konzentrisch zu einem Außenrohr angeordnet ist.
Das Außenrohr bzw. Mantelrohr ist dur.ch einen Boden verschlossen, so daß die Abgase in einen Ringraum zwischen Brennrohr urid Außenrohr zurückgeftihrt werden. Am Ende dieser Rückführstrecke ist ein Rekuperater eingebaut, mittels dessen die notwendige Verbrennungsluft im Gegenstrom vorgewärmt wird. Die Abgase verlassen das Außenrohr über einen Ringspalt und werden direkt oder über einen Abgas-Sammelkopf in ein Rohrsystem geleitet.
Auf Grund der Ausbildung der Strömungsverhältnisse im Brennrohr, verbunden mit der Brennerkonstruktion, ergibt sich eine fast laminare Strömung. Beim intensiven Liischen von Brennstoff und Luft entsteht nach der Brennerdüse eine sehr starke Wärmeentwicklung, so daß an dieser Stelle im Brennrohr eine Temperaturspitze entsteht, d. h. eine starke Wärmeentwicklung, die an dieser Stelle das Brennrohr stark überhitzte Durch die laminaren Strömungaverhältnisse und die damit verbundenen schlechten Übergangsbedingungen ergibt sich ein schneller Abfall der Temperatur innerhalb des Brennrohres. Damit ist eine ungleiche Temperaturverteilung im Brennrohr gegeben, die sich ebenfalls auf das Außenrohr auswirkt. Ein Entgegenwirken der ungleichen Temperaturverteilung führte zu einer Brennerausbildung, bei der durch Parallelführung beider Ströme von Brennstoff und Xuft die Verbrennung verzögert wird.
Ein völliger gleichmäi3iger Ausbrand ist hierbei innerhalb des Brennerrohres nicht gewährleistet, da die fast laminare Strömung eine äußerst schlechte Vermischung von unverbrannten Beatandteilen mit der Luft bewirkt. Erst am Brennrohrende erfolgt an der Abgasumlenkungsstelle durch Wirbelbildung eine Durchmischung, so daß am Brennrobrende eine Nachverbrennung eintritt. Dies bewirkt einen schlagartigen Temperaturanstieg, wodurch die gleichmäßige Temperaturverteilung am Außenrohr negativ beeinflußt wird.
Durch diese im Brennrohr stellenweise auftretenden Temperaturspitzen erfolgt eine unterschiedliche Temperaturbelastung auf der Gesamtflache des Brenn- und Mantelrohres, wodurch die Lebensdauer derartiger Strahlheizrohre erheblich reduziert wird.
In Erkenntnis dieser B'Bngel ist es Zweck der Erfindung, Temperaturspitzen innerhalb des Brennrohres zu vermeiden, wodurch eine Erhöhung der Lebensdauer des Materials und der Betriebssicherheit erreicht wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Temperaturspitzen durch zweckentsprechende Ausgestaltung und Anordnung des Brennrohres und der Brennerdüse weitgehendst auszuschalten und eine gleichmäßige Temperaturverteilung Ueber die gesamte Länge des Brennrohres und des Außenrohres zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen der vom Gasaustrittsende konisch zum Brennrohr auslaufenden Brennerdtise ein im Betriebszustand mit Injektorwirkung aufweisender Bereich entsteht und das in diesem Bereich das Brennrohr auf seinem Umfang mit Ansaugöffnungen versehen ist.
Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. In der Zeichnung ist ein Strahlheizrohr gemäß der Erfindung im Längsschnitt dargestellt.
Der Brennstoffeintritt 1 führt über ein Gasrohr 13 zur Brennstoffdüse 12. Diese ist konzentrisch in die Luftführung 3 eingebaut. Die Luftführung 3 ist am Luftzuführungsrohr 9 befestigt und konzentrisch zur Brelmerdüse 4 angeordnet. An der Brennerdüse 4 ist unterhalb in Flammrichtung das Brennrohr 5 und oberhalb der Rekuperator 8 angebracht. Der Lufteintritt 2 mündet in die Verlängerung des Rekuperators 8. Die Luft strömt durch den aus LuStführungsrohr 9 und Rekuperator 8 gebildeten Ringspalt.
Das aus dem Relcuperator 8, der Brennerdüse 4 und dem Brennrohr 5 gebildete Rohrsystem liegt konzentrisch zum lmntel-bzw. Außenrohr 6, das durch den Boden 7 einseitig verschlossen ist, Der durch die Brennstoffdüse 12 zugeleitete Brennstoff wird mit der durch den Ringspalt einströmenden Verbrennungsluft vermischt, wobei der Verbrennungsvorgang in der Brennerdüse 4 begirmt. Es bildet sich hierbei ein Gemisch von Abgas, unverbrannten Brennstoff und Luft. Am Ende des Brennrohres 5 soll die. Verbrennung abgeschlossen sein, so daß im Abgasrückführungskanal 14, gebildet aus Brennrohr 5 und Außenrohr 6, nur reines Abgas abströmt.
Ein Teil dieser Abgase wird durch die Ansaugöffnung 11 in das Brennrohr eingesaugt, während das restliche Abgas über den Abgasaustritt 10 entweicht. Durch die besondere Gestaltung der im Brennrohr 5 mittig sngeordneten Brennerdüse 4 wird im Brennrohrbereich zwischen der konisch auslauf enden Brernierdüse 4 und Innenwandung des Brennrohres 5 eine sogenannte Injektorwirkung erzeugt, wodurch das im Abgasrückführungskanal 14 strömende abgekühlte as durch die Ansaugöfirnungen 11 in das Brermrohr 5 gesaugt wird. gas angesaugte kalte Abgas legt sich ringförmig zwischen Brennrohr 5 und Brennerflamme und baut somit die ansonsten hier auftretende Temperaturspitze ab, d. h. di3 einseitige Überhitzung des Brennrohres wird verhindert. Durch die angesaugte Abgasmenge erhöht sich Das Volumen des Brenngas-Abgas-Gemisches und es entsteht außerdem durch die unterschiedlichen Strömungsrichtungen des Abgases sowie des Brennstoffgemisches aus der Brennerdüse 4 eine turbolente Strömung. Diese Turbolenz bewirkt, das alle brennbaren Bestandteile am unteren Ende des Erennrohres 5 ausgebrannt sind, so daß auch hier eine Temperaturerhöhung an der Umlenkstelle vermieden wird. Damit ist gewährleistet, daß eien ziemlich gleichmäßige Temperaturverteilung über das gesamte Brennrohr 5 und das Außenrohr 6 vorliegt. Infolgedessen ist es möglich, die Wärmebelastung des Strahlheizrohres, die von der maximalen Temperatur des Brennrohres 5 abhängt, gegenüber dem bekannten 3ystem zu erhöhan, ohne dabei die Standzeit des Jtrahlheizrohres negativ zu beeinflussen.

Claims

Patentansprüche:

1. Strahlheizrohr für Industrieöfen mit einem von einem LIantelrohr umgebenden Brennrohr und in dieses axial hineinragender Brennerdüse mit zentralem Brennstoffzuführungskanal, der konzentrisch von einem Luftzuführungskaiial umschlossen wird und einem über das gesamte Brennrohr erstreckenden Abgasrückführungskanal, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der vom Gasaustrittsende konisch zum Brennrohr (5) auslaufenden Brennerdüse (4) ein im Betriebszustand mit Injektorwirkung aufweisender Bereich entsteht.

2. Strahlheizrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Brennerdüse (4) das Brennrohr (5) auf seinen Umfang mit Ansaugöffnungen (11) versehen ist.