DE2740537A1

DE2740537A1 - Brenner fuer regenerativ-winderhitzer

Info

Publication number: DE2740537A1
Application number: DE19772740537
Authority: DE
Inventors: Shigeo Inoue; Chiba Kisarazu; Fukuoka Kitakyusyu; Keisuke Mori; Teruichi Nozato; Akira Satoh; Ituro Satou; Yuji Togino; Haruki Uchiyama; Kengo Yoshioka
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1976-09-10
Filing date: 1977-09-08
Publication date: 1978-03-16
Also published as: AU2855077A; BR7706026A; ES462252A1; JPS5735242B2; US4169700A; AU508296B2; JPS5333903A; IT1089873B; GB1591573A; DE2740537C3; DE2740537B2

Description

DR. BERG DIPL-ING. STAPF DIPL-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE

Postfach 8602 45, 8000 München 86 2740537

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Anwaltsakte 28 4-39 8. Sept. 1977

Nippon Steel Corporation Tokyo / JAPAN

Brenner für Regenerativ-Winderhitzer

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner für einen Regenerativ-Winderhitzer der für Hochöfen bei der Stahlerzeugung sowie für andere Industrieöfen verwendeten Art.

Ein in Verbindung mit einem Hochofen für die Stahlerzeugung gebräuchlicher Regenerativ-Winderhitzer mit äußerer Verbrennung weist gewöhnlich zwei im oberen Teil miteinander strömungsverbundene, zylindrische Türme auf,

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von denen der eine als Wärmespeicher dient und eine als Einsatz bezeichnete, ein Warmetauschermedium darstellende Ausmauerung enthält, während der andere als Heizschacht dient und eine hitzebeständig ausgekleidete Brennkammer enthält.

Am unteren Ende des Heizschachts ist ein Brenner angeordnet, welcher mit einem wohlfeil verfügbaren Brennstoff, etwa Gichtgas, Koksofengas oder Erdgas gespeist ist. Durch die Verbrennung des Brennstoffs wird der Einsatz des Wärmespeichers erhitzt, worauf dann an dessen unterem Ende Kaltwind eingeblasen wird. Dieser erwärmt sich bei der Durchströmung des Einsatzes und wird dann über einen im Heizschacht vorhandenen Heißwindauslaß dem Hochofen zugeführt.

Gewöhnlich sind für einen Hochofen wenigstens zwei Regenerativ-Winderhitzer vorhanden, so daß durch abwechselndes Heißblasen und Kaltblasen mit konstanten Intervallen eine dauernde Heißwindspeisung des Hochofens gewährleistet ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen Brenner für einen mit äußerer Verbrennung arbeitenden Regenerativ-Winderhitzer.

Gewöhnlich werden für den genannten Zweck sogenannte keramische Brenner verwendet, bei denen sämtliche Durchlässe für Brennstoffe und Verbrennungsluft aus hitzebeständigen keramischen Ziegeln aufgebaut sind.

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Dabei werden für die sehr hohen Temperaturen ausgesetzten Bereiche des Brenners und dessen Auslässe herum tonerdereiche Ziegel mit einem Gehalt von 60 bis 70% Al-O, und für die kühleren Bereiche im unteren Teil des Brenners Schamotteziegeln mit einem Gehalt von 3^ bis 45>% AIpO, verwendet.

Ein solcher Brenner weist eine Anzahl kleinerer Brennerauslässe auf und bietet den Vorteil, daß sich die Flammen auch bei sehr hohen Verbrennungsgeschwindigkeiten sicher an den Brennerauslässen halten, so daß der Brenner weniger zu Schwankungen der Verbrennungsflamme und des Verbrennungsdrucks aufgrund von durch die Verbrennung entstehenden Schwingungen und schlechter Flammenhalterung, wie sie häufig bei Brennern mit großem Durchmesser und hoher Leistung zu beobachten sind, neigt, und somit eine äußerst stabile Flamme erzeugt. Dem keramischen Brenner ist jedoch der Nachteil eigen, daß er aufgrund seines gemauerten Aufbaus nur schwer auswechselbar oder reparierbar ist, und daß es nahezu unmöglich ist, die Form der Flamme zu verändern.

Im folgenden ist der Aufbau eines herkömmlichen Brenners sowie der von Brennern in erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Winderhitzers mit

einem herkömmlichen Brenner, Fig. 2 eine Darstellung des Brenners in größerem Maßstab,

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Fig. 3 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2,

Fig. 4 eine Längsschnittansicht eines Brenners in einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 4, Fig. 6 eine zerlegte Schnittansicht des Brenners nach Fig. 4, Fig. 7 eine Schnittansicht einer durch Weglassung einer Koksofengas-Zufuhrkammer vereinfachten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brenners,

Fig. 7a eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 7 und

Fig. 7b eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie Y-Y in Fig. 7-

In Fig. 1 erkennt man einen Heizschacht 1 und einen Wärmespeicher 2, deren obere Teile ober ein Verbindungsrohr 3 miteinander strömungsverbunden sind. Am unteren Ende des Heizschachts 1 ist ein Brenner 4 angeordnet.

Der Heizschacht enthält eine Verbrennungskammer 5 einer feuerfester. Auskleidung 6, und der Wärmespeicher 2 enthält einen als Wärmetauschermedium dienenden Einsatz 7» welcher auf einem Einsatzfundament 8 ruht und von einer feuerfesten Auskleidung 9 umgeben ist.

Der Heizschacht 1 hat ferner einen Heißwindauslaß 10, und der Wärmespeicher 2 hat im unteren Teil einen Auslaß 11 für die Verbrennungsprodukte und einen Kaltwindeinlaß 12. Der Brenner 4 hat einen Einlaß 13 für einen

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Brennstoff an einer Seite und an der anderen Seite einen Einlaß 14 für die Verbrennungsluft. Zum Umsteuern des Winderhitzers zwischen Heißblasen und Kaltblasen sind die Einlasse jeweils mit einem Absperrorgan versehen.

Einzelheiten des in Fig. 1 dargestellten keramischen Brenners 4 sind in Fig. 2 und 3 zu erkennen. Der Brenner ist innerhalb einer Umfangswand 15 mit einer feuerfesten Auskleidung 16 angeordnet, welche in Verlängerung der Wandung 1' des Heizschachts 1 und dessen feuerfester Auskleidung 6 verlaufen und diese tragen. Der Brenner hat eine Brennstoff-Zufuhrkammer 17, eine Anordnung von Brennerauslässen 21 eine Anordnung von zu den Auslässen führenden Brennstoffdurchlassen 18, eine Zufuhrkammer für die Verbrennungsluft, eine Anordnung von zu den Auslassen 21 führenden Luftdurchlässen 20 und oberhalb der Durchlässe eine Zone zum Mischen von Luft und Brennstoff und zum Entzünden des Gemischs. Die Zufuhrkammern sind jeweils mit einer Brennstoff- bzw. Luftzuleitung verbunden.

Die Brennstoffdurchlässe 18 und die Luftdurchlässe 20 sind durch aus keramischen Ziegeln erstellte Zwischenwände 23 voneinander getrennt und sind abwechselnd nebeneinander angeordnet, so daß Luft und Brennstoff nahe nebeneinander ausströmen. Die Zufuhrkammern 17, 19 für den Brennstoff und die Luft sind ebenfalls nebeneinander angeordnet und durch eine Zwischenwand 22 aus keramischen Ziegeln voneinander getrennt. Sie erstrecken sich

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jeweils an einer Seite der Brennerauslässe über die gesamte Breite der Verbrennungskammer.

Die für den beschriebenen keramischen Brenner verwendeten Ziegel haben gewöhnlich eine Porosität von 15 bis 28%, so daß Wasser oder sublimierbare Stoffe, etwa NH,(SO^) mühelos in die Oberflächenschichten der Ziegel eindringen können. Aufgrund des Wassergehalts der Gase und der Kondensation des Wassers in den kühleren Bereichen, in denen sich die Bindekraft des Mörtels aufgrund der herrschenden Temperatur nicht voll entwickeln kann, fließt der die Ziegel bindende Mörtel häufig aus.

Die Temperaturen in dem zwischen den Zufuhrkammern und den Auslassen des Brenners liegenden Bereich sind in den beiden Betriebszuständen großen Schwankungen unterworfen. Während des Heißblasens liegt die Temperatur nahe der des unverbrannten Brennstoffs oder der Luft, während beim Kaltblasen die Brennerauslässe durch den Heißwind und Wärmestrahlung höheren Temperaturen ausgesetzt sind als die unteren Teile des Brenners.

Der Brenner wird gewöhnlich mit Gichtgas oder Koksofengas als Brennstoff betrieben. Diese Gase enthalten gewöhnlich 60 bis 70 g/Nnr, zuweilen sogar mehr als 100 g/Nm* Feuchtigkeit in einem gesättigten Zustand bzw. in Form eines Nebels. Die in den Gasen enthaltene Feuchtigkeit benetzt die porösen Oberflächen der Ziegel und die Mörteloberflächen und rinnt daran herab.

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Aufgrund seines vorstehend beschriebenen Aufbaus und der geschilderten Betriebsbedingungen ist der herkömmliche keramische Brenner gewissen Schwierigkeiten unterworfen. Zwar arbeitet er im Hinblick auf die Stabilität der Verbrennung vorzüglich, im praktischen Betrieb wurden jedoch gewisse Nachteile und Mangel beobachtet, welche sich aus der Art der verwendeten Werkstoffe, der Konstruktion und den Betriebsbedingungen des Brenners ergeben.

Da sich die Zufuhrkammern für Luft und Brennstoff jeweils nach einer Seite der damit stromungsverbundenen Brennerauslässe erstrecken, werden die Ströme des Brennstoffs und der Verbrennungsluft im Bereich der Auslässe derart abgelenkt, daß gerade oberhalb der Brennstoff-Zufuhrkammer eine kleinere Brennstoffmenge austritt als gerade über der Luftzufuhrkammer. In bezug auf die Luft ist eine ähnliche Erscheinung zu beobachten. Dadurch tritt im Luft/Brennstoffverhältnis, welches an sich über die Länge der Auslässe möglichst gleichförmig sein sollte, eine Verschiebung um 10 bis 20% ein, so daß eine gleichmäßige Verbrennung und Temperaturverteilung über den gesamten Querschnitt des Heizschachts nicht erzielbar ist. Die ungleichförmige Verbrennung wirkt sich in einer Verschlechterung des thermischen Wirkungsgrads aus, und die entstehenden langen Flammen sowie die ungleichmäßige Temperaturverteilung bewirken örtliche Schaden an den Wandungen und im Einsatz. Diese Mängel eines herkömmlichen keramischen Brenners konnten bisher ungeachtet

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erheblicher Anstrenungen und Versuche nicht behoben werden.

Aufgrund der durch das Umstellen des Betriebs zwischen dem Heißblasen und dem Kaltblasen bewirkten wiederholten krassen Änderungen der Temperatur und Feuchtigkeit kommt es bei den keramischen Ziegeln des Brenners zum Abblättern der Oberflächen. Außerdem dringen während des Heißblasens in geringen Mengen im Brenngas enthaltene Sulfide zusammen mit der Feuchtigkeit in die Oberflächen der Ziegel ein. Durch den schnellen Temperaturanstieg beim anschließenden Kaltblasen werden die Sulfide dann sehr schnell sublimiert und die Feuchtigkeit schnell verdampft, was zum Absplittern der Ziegl führt, so daß sie während der Betriebslebensdauer des Winderhitzers häufig repariert oder ersetzt werden müssen.

Da die Wandung des herkömmlichen keramischen Brenners kontinuierlich in die Wandung des Heizschachts übergeht, ist der Brenner nicht abnehmbar, so daß das Auswechseln oder Reparieren der Ziegelmauerung im Inneren des Heizschachts vorgenommen werden muß. Dies ist jedoch wegen der Wärmestrahlung der auf Temperaturen zwischen 1000 und 1500 ⁰C erhitzten Wandungen des Heizschachts nicht ohne weiteres möglich.

Wird also das Auswechseln oder eine Reparatur der Ziegel notwendig, so muß der Winderhitzer stillgesetzt werden, wobei das Abkühlen der Wandungen und das erneute Aufheizen derselben zur Wiederinbetriebnahme häufig bis

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zu sechzig Tage in Anspruch nimmt. Während dieser Zeit verringert sich die Heißwindzufuhr zum Hochofen um 30 bis 40%, so daß sich dessen Produktivität erheblich verschlechtert.

Bei fortdauernder Einhaltung eines bestimmten Temperaturbereichs kann der Regenerativ-Winderhitzer im Wechselbetrieb nahezu kontinuierlich arbeiten. Läßt man ihn jedoch einmal auskühlen, so treten aufgrund der dadurch bewirkten Verformung und Kontraktion Risse in den feuerfesten Wandungen auf, welche bei der erneuten Erwärmung die Betriebssicherheit sowie die Leistung des Winderhitzers herabsetzen. Die Betriebslebensdauer eines herkömmlichen keramischen Brenners ist gewöhnlich nicht langer als die eines Hochofens. Soll jedoch ein Winderhitzer über die Lebensdauer mehrerer Hochöfen hinweg in Betrieb gehalten werden, so muß der Brenner rpariert werden. Dazu muß jedoch wiederum der Winderhitzer ausgekühlt werden, wobei andererseits ein sicherer Betrieb des Winderhitzers ohne Reparaturen nur schwer erzielbar ist.

Aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung des Luft/Brennstoffverhältnisses an den Brennerauslässen treten bei der Verbrennung sehr lange Flammen auf, so daß sich der Bereich der höchsten Temperaturen von der Verbrennungskammer des Heizsschachts zum oberen Teil des Wärmespeichers verlagert. Dadurch ist die Temperatur der Verbrennungskammer insbesondere im Bereich des Heißwindauslasses

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niedriger als die des beim Kaltblasen während der Durchströmung des Einsatzes erhitzten Heißwinds, wodurch die angestrebte Wirkung des Regenerativ-Winderhitzers, nämlich die Erzielung einer möglichst hohen Temperatur des Heißwinds, wesentlich beeinträchtigt ist.

Selbst wenn das Profil der einzelnen Brennerauslässe so geändert würde, daß sich eine andere Temperaturverteilung in der Verbrennungskammer einstellt, wäre es äußerst schwierig oder nahezu unmöglich, irgendwelche Veränderungen während des Betriebs vorzunehmen, da ja der Brenner untrennbar mit dem Heizschacht verbunden ist.

Somit treten also bei einem herkömmlichen Brenner verschiedene Schwierigkeiten im Hinblick auf die Wirkung des Winderhitzers, seine Betriebssicherheit sowie Erstellungs- und Unterhaltskosten auf.

Die Erfindung beseitigt die Nachteile und Mangel eines herkömmlichen keramischen Brenners, ohne dabei den Vorteil der stabilen Verbrennung zu opfern. Dies wird im einzelnen durch die nachstehend angeführten Maßnahmen erreicht:

Zur Erzielung einer stabilen Verbrennung bei einem Brenner mit großer Kapazität ist eine größere Anzahl Brennerauslässe kleinen Durchmessers vorgesehen. Die keramischen Ziegel mit ihrer Anfälligkeit für Schaden durch die im Brennstoff enthaltene Feuchtigkeit

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sind durch gegenüber der Feuchtigkeit widerstandsfähige metallische Werkstoffe und Kombinationen aus keramischen und metallischen Werkstoffen ersetzt. Die Zufuhrkammern sind so ausgebildet und angeordnet, daß ein gleichmäßiger Zustrom von Brennstoff und Verbrennungsluft zu allen Brennerauslässen gewährleistet ist. Der Aufbau und die Anordnung des Brenners ermöglichen Eingriffe zur Verbesserung der Temperaturverteilung in der Verbrennungskammer während des Betriebs. Der Brenner ist in kurzer Zeit und ohne Beschädigung des Winderhitzers reparierbar oder auswechselbar, falls dies etwa wegen Materialermüdung oder zur Verbesserung des Verbrennungsverhaltens im Betrieb notwendig werden sollte.

Eine gleichmäßige Temperaturverteilung und Verkürzung der Flammen ergibt einen verbesserten Wirkungsgrad bei der Verbrennung und eine Temperaturerhöhung des Heißwinds. Durch die Anwendung eines Leichtbauverfahrens mit vorgefertigten Teilen ergibt sich eine verkürzte Einbauzeit für den Brenner mit den daraus resultierenden wirtschaftlichen Vorteilen. Durch die Verwendung verschiedener Anzahlen einzelner Brennerelemente ergibt sich ein vereinfachter Aufbau des Brenners sowie die Möglichkeit, den Brenner verschiedenen Kapazitäten anzupassen.

Fig. 4 bis 6 der Zeichnung zeigen einen Brenner in einer ersten Ausfuhrungsform der Erfindung, bei welcher kalorienreicheres Koksofengas und kalorienärmeres Gichtgas nicht

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miteinander vorgemischt werden.

Der in Fig. 4 bis 6 dargestellte Brenner hat ein Oberteil A mit einer Anzahl von Brennerauslässen 30 in einer Decklage 31 aus keramischen Ziegeln, welche hervorragende Flammhaltereigenschaften und große Hitzebeständigkeit aufweisen. Ein Block 32 aus einem gegossenen keramischen Werkstoff ist von einem metallenen Mantel 33 etwa aus austenitischem rostfreiem Stahl des Typs JIS SUS 310S umgeben und an der Unterseite mit einer Metallplatte 34· abgedeckt.

Das Oberteil A ist in das untere Teil des Heizschachts eines Winderhitzers eingeführt und an einem Flansch 35 an der Innenseite des Mantels 1' des Heizschachts 1 befestigt. Zwischen dem Mantel 33 des Oberteils A und der feuerfesten Auskleidung 6 des Heizschachts ist ein Spalt 't' vorhanden, welcher den Ein- und Ausbau des Oberteils A erleichtert.

Der Brenner weist eine Anzahl von Brennerelementen 'b' auf, welche jeweils einen Durchlaß für die Verbrennungsluft und einen Durchlaß für den Brennstoff aufweisen und am oberen Ende mit dem unteren Ende des zugeordneten Brennerauslasses 30 stromungsverbunden sind. In der dargestellten Ausführungsform umfaßt jedes Brennerelement 'b' ein Gichtgasrohr 36, ein in diesem geführtes Luftrohr 37 und ein wiederum in diesem geführtes Koksofengasrohr 38 auf, welche zusammen einen Durchlaß 39 für das Koksofengas, einen Durchlaß 40 für die Verbrennungs-

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luft und einen Durchlaß 41 für das Gichtgas bilden.

Das Gichtgasrohr 36 ist im Oberteil A befestigt, Das Luftrohr 37 ist mittels einer Halterung 58 an einer Trennwand 45 eines im folgenden beschriebenen Mittelteils B befestigt, und das Koksofengasrohr 38 ist an einer Trennwand 55 am oberen Ende eines Unterteils C angebracht. Zur Verringerung des Gewichts und zur
Erzielung einer langen Betriebslebensdauer sind sämtliche Durchlaßrohre der Brennerelemente aus Metall
gefertigt, da sie in einem Bereich angeordnet sind, in welchem sie bei relativ niedrigen Temperaturen der im Gas enthaltenen Feuchtigkeit ausgesetzt sind. Das gleiche trifft auch für den Mantel 33 und die untere Metallplatte 34 des Oberteils A zu. Die Rohre brauchen nicht wie dargestellt koaxial angeordnet zu sein, sondern können auch nebeneinander liegen.

Das Mittelteil B des Brenners hat eine wärmeisolierende, feuerfeste Auskleidung 42 und einen diese umgebenden Mantel 43. Dieser ist mittels Schrauben 44 od. dergl. abnehmbar am Mantel 1' des Heizschachts befestigt.
Das Mittelteil B ist durch eine Trennwand 45 in eine obere Gichtgas-Zufuhrkammer 46 und eine untere Luftzufuhrkammer 47 unterteilt. Die Gichtgas-Zufuhrkammer hat einen Einlaß 48 mit einem Absperrorgan 49, und die Luftzufuhrkammer 47 weist einen Einlaß 50 mit einem Absperrorgan 51 auf. Anstatt so wie in der Zeichnung dargestellt können die beiden Zufuhrkammern etwa auch

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umgekehrt angeordnet sein. Die Gichtgas-Zufuhrkammer 46 und die Luftzufuhrkammer 47 stehen in Strömungsverbindung mit den Gichtgasdurchlässen 41 bzw. den Luftdurchlässen

Das Unterteil C des Brenners ist mittels Schrauben od. dergl. abnehmbar am Mittelteil B befestigt. In der dargestellten Ausführungsform bildet es eine Koksofengas-Zufuhrkammer 52» deren Anordnung jedoch nicht auf die in der Zeichnung dargestellte beschränkt ist.

Die Zufuhrkammer 52 hat einen Einlaß 53 für das Koksofengas mit einem Absperrorgan 54- und ist oben luftdicht durch die Trennwand 55 verschlossen. Verstelleinrichtungen 56 etwa in Form von Nadelventilen ermöglichen die Steuerung der Zufuhr von Luft oder Brenngas zu jedem Brennerelement. Die Betätigungsteile der Verstelleinrichtungen liegen außerhalb des Brenners, so daß die einzelnen Flammen von außen her eingestellt werden können.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform ist für die Steuerung der Zufuhr des Koksofengases eingerichtet, die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Anordnung beschränkt. Die Zufuhr welchen Gases auf diese Weise steuerbar ist hängt vielmehr davon ab, welche Zufuhrkammer zuunterst liegt.

Während in der beschriebenen Ausführungsform das Unterteil C für die getrennte Zufuhr von Koksofengas notwendig ist, kann es in solchen Fällen, in denen das Koksofengas und das Gichtgas miteinander vermischt zugeführt werden,

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auch weggelassen werden. In diesem Falle sind dann die Verstelleinrichtungen 56 zum Steuern der Zufuhr von Luft oder Brenngas am Boden des Mittelteils B angeordnet.

An den Brennerauslässen 30 angeordnete Stabilisatoren dienen dazu, die Flammen zur Erzielung einer gleichmäßigen Verbrennung zu halten und dadurch Schwankungen des Verbrennungsvorgangs auf ein Mindestmaß zu begrenzen.

Soll der vorstehend beschriebene Brenner ausgetauscht oder repariert werden, so werden zunächst die Befestigungsschrauben des Oberteils, des Mittelteils und des Unterteils gelöst und die genannten Teile voneinander getrennt, so daß dann etwa die Luftrohre 37 und/oder die Koksofengasrohre 38 ausgewechselt werden können.

Der vorstehend beschriebene Brenner wird mit zwei verschiedenen Brennstoffen ohne vorherige Vermischung derselben betrieben. Die Erfindung ist jedoch auch in solchen Fällen anwendbar, in denen nur eine Brennstoffart oder zwei vorher miteinander gemischte Brennstoffe verwendet werden.

In derartigen Fällen sind die Koksofengas-Zufuhrkammer und die Koksofengasrohre nicht notwendig, so daß sich ein vereinfachter und leichterer Aufbau des Brenners ergibt. Ein derartiger vereinfachter Brenner ist in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in Fig. dargestellt.

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Der in Pig. 7 gezeigte Brenner hat ein Oberteil A mit Brennerauslässen 30 und ein Unterteil B mit einer Gichtgas-Zufuhrkammer 46 und einer Luftzufuhrkammer 47. Das Oberteil A ist mit einem gewissen Spiel in das untere Ende des Heizschachtmantels eingeführt und abnehmbar an an diesem hervorstehenden Halteeinrichtungen 35 befestigt.

Wie man in Fig. 7a erkennt, sind in der dargestellten Ausführungsform neunzehn Brennerauslässe 30 und diesen zugeordnete Brennerelemente vorhanden. Je nach der gewünschten Kapazität des Brenners können auch mehr oder weniger Brennerelemente, beispielsweise sieben oder siebenundzwanzig Elemente vorhanden sein.

Das Oberteil A hat einen aus keramischem Werkstoff gegossenen Block 32, einen diesen umgebenden metallenen Mantel 33» eine Anzahl von den Block 32 durchsetzenden Brennerelementen 'b¹, eine die Unterseite des Blocks 32 abdeckende Bodenplatte 34 und eine von den Brennerauslässen durchsetzte keramische Deckplatte 31 an der Oberseite.

Die Brennereiemente sind jeweils aus einem Innenrohr und einem dieses in gewissem Abstand umgebenden Außenrohr zusammengesetzt. Das untere Ende des Außenrohrs mündet in der Gichtgas-Zufuhrkammer 46, während das untere Ende des Innenrohrs in der Luftzufuhrkammer 47 mündet.

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Die Verbrennungsluft strömt also vom unteren Ende her in das Innenrohr ein und das Gichtgas in das untere Ende des Außenrohrs. Die beiden Gase werden so dem Brennerauslaß zugeführt und dort verbrannt.

Im Unterteil B, welches einen Mantel 43 mit einer isolierenden, feuerfesten Auskleidung 42 aufweist, ist die Gichtgas-Zufuhrkammer 46 durch eine Trennwand 45 von der Luftzufuhrkammer 47 getrennt. Die Innenrohre der Brennerelemente erstrecken sich durch die Gichtgas-Zufuhrkammer 46 hindurch in die Luftzufuhrkammer 47. Die Gichtgaszufuhrkammer 46 hat einen Einlaß 48 mit einem Absperrorgan 49, und die Luftzufuhrkammer 47 hat einen Einlaß mit einem Absperrorgan 51·

Ferner enthält das Unterteil B Steuereinrichtungen, beispielsweise Nadelventils 56, zum Steuern der Zufuhr von Luft und/oder Brenngas zu den einzelnen Brennerelementen. Die Steuereinrichtungen 56 stehen durch die äußere Wandung 43 nach unten hervor, so daß die Zufuhr von außen her steuerbar ist. In dem in Fig. 7b dargestellten Beispiel umfassen die Steuereinrichtungen 56 sieben derartige Ventile.

Das Unterteil B ist abnehmbar am unteren Ende des Mantels des Heizschachts befestigt, so daß das Unterteil B und das Oberteil A zu Reparaturzwecken voneinander getrennt abgenommen oder ausgewechselt werden können.

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Anstelle des Koksofengases kann gegebenenfalls auch ein flüssiger Brennstoff verwendet werden.

Der vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Brenner weist die folgenden Vorteile auf::Je nach den Einflüssen, denen die Teile des Brenners im Betrieb ausgesetzt sind, finden metallische Werkstoffe, welche gegenüber dem Abblättern unter Wärmeeinwirkung sowie gegenüber Feuchtigkeit widerstandsfähiger sind als keramische Werkstoffe,in Kombination mit besonders hitzebeständigen keramischen Werkstoffen Verwendung, so daß es nicht, wie in herkömmlichen Brennern, zum Absplittern und Abblättern von keramischen Ziegeln unter Einwirkung von Hitze und Feuchtigkeit kommt und die Haltbarkeit des Brenners dadurch verbessert ist.

Da die Querschnittsflächen der über die Brennerelemente mit den Brennerauslässen stromungsverbundenen Zufuhrkammern für Verbrennungsluft und Brennstoff sich im wesentlichen mit der waagerechten Ebene, in welcher die Brennerauslässe geformt sind, decken, ist eine gleichmäßige Zufuhr der Brennstoff- und Luftströme erzielbar, so daß durch Einhaltung des jeweils richtigen Luft/Brennstoffverhältnisses eine sichere Verbrennung mit hohem thermischem Wirkungsgrad ermöglicht ist, wobei die Länge der Flamme einstellbar ist, um eine gleichmäßige Temperaturverteilung über die gesamte Verbrennungskammer zu erzielen. Daraus ergibt sich ein ideales Verbrennungsmuster, wie es mit herkömmlichen Brennern nicht erzielbar ist.

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Da der erfindungsgemäße Brenner aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist, welche mittels lösbarer Befestigungseinrichtungen wie Schrauben und Muttern am Mantel des Heizschachts befestigt sind, läßt sich der Brenner ohne Schwierigkeit am Heizschacht anbauen und von diesem abnehmen, so daß Reparaturen vorgenommen oder irgendwelche Arbeiten zur Verbesserung der Verbrennung ausgeführt werden können, selbst wenn der Heizschacht auf Temperaturen von mehr als 1OOO ⁰C aufgeheizt ist.

Da der erfindungsgemäße Brenner mühelos am Mantel des Heizschachts angebaut und von diesem abgenommen sowie ohne Auskühlen und dadurch bewirkte Beschädigungen des Heizschachts repariert werden kann, ist es möglich, die feuerfeste Auskleidung des Heizschachts immer in dem notwendigen hohen Temperaturbereich zu halten, so daß sich die Betriebslebensdauer des Winderhitzers bis zu einem Mehrfachen von der eines Hochofens verlängern läßt, wodurch beträchtliche wirtschaftliche Vorteile erzielbar sind. Der erfindungsgemäße Brenner kann von der Außenseite des Heizschachts aus in nur wenigen Tagen ausgewechselt werden.

Da der erfindungsgemäße Brenner eine Anordnung einzelner Brennerelemente verwendet, läßt sich durch die Kombination verschiedener Anzahlen von Brennerelementen mit unterschiedlichen Kapazitäten und Verbrennungscharakteristiken eine Steuerung der Temperaturverteilung in der

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Verbrennungskammer über einen beträchtlich größeren Bereich erzielbar als bei einem herkömmlichen Brenner.

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Claims

DR. BERG DIPL ING. STAPF DIPL-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR PATENTANWÄLTE Postfach 860245, 8000 München 86 27A0537 P_a t_e_n_t_a_n_s_£_r_ü_c_h_e

1. ) Brenner für einen Regenerativ-Winderhitzer, gekennzeichnet durch ein abnehmbar in ein unteres Teil des Winderhitzers (1 bis 3) eingesetztes Oberteil (A) mit einer eine Anzahl von Brennerauslässen (30) aufweisenden keramischen Decklage (31), durch ein eine Brenngas-Zufuhrkammer (46) und eine Verbrennungsluft-Zufuhrkammer (4-7) aufweisendes Unterteil (B), und durch eine Anzahl von sich von den Brennerauslässen zum Unterteil erstreckenden Brennerelementen (b), ,"jeweils mit einem Durchlaß für das Brenngas und einem Durchlaß für die Verbrennungsluft, welche an einem Ende mit der Brenngas-Zufuhrkammer bzw. der Verbrennungsluft-Zufuhrkammer und am anderen Ende mit einem Brennerauslaß

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stromungsverbunden sind.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Brennerauslässe (30) aufweisende Decklage (31) aus einem keramischen Werkstoff ist und daß der Boden (3*0 und die Seitenwandung (33) des Oberteils (A) sowie die Durchlässe für das Brenngas und die Verbrennungsluft aus metallischem Werkstoff sind.

3· Brenner nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch unterhalb der Brennerelemente (b) angeordnete und außen am Unterteil (B) hervorstehende Steuereinrichtungen (56) zum Steuern der Zufuhr des Brenngases oder der Verbrennungsluft.

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