DE2838259A1 - Verfahren zum beheizen eines ofens, rekuperativer brenner fuer dieses verfahren und ofen mit einem solchen brenner fuer ein solches verfahren - Google Patents

Verfahren zum beheizen eines ofens, rekuperativer brenner fuer dieses verfahren und ofen mit einem solchen brenner fuer ein solches verfahren

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DE2838259A1
DE2838259A1 DE19782838259 DE2838259A DE2838259A1 DE 2838259 A1 DE2838259 A1 DE 2838259A1 DE 19782838259 DE19782838259 DE 19782838259 DE 2838259 A DE2838259 A DE 2838259A DE 2838259 A1 DE2838259 A1 DE 2838259A1
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00Heating of air supplied for combustion
    • F23L15/04Arrangements of recuperators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23MCASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M9/00Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields
    • F23M9/06Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields in fire-boxes
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    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Description

  • Beschreibungseinleitung
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beheizen eines Ofens unter Verwendung eines rekuperativen Brenners, auf einen solchen Brenner und auf einen Ofen zur Durchführung des Verfahrens unter Verwendung eines solchen Brenners.
  • Aus wirtschaftlichen Gründen ist es wünschenswert, während des Betriebes der öfen, einen möglichst großen Teil der Wärme zu nutzen, die bei der Verbrennung des Kraftstoffes anfällt. Hierzu wurden zum Beheizen von Öfen rekuperative Brenner entwickelt, mit denen die bei der Verbrennung von Kraftstoff und Luft mittels des Brenners für den Ofen erzeugten Verbrennungsgase teilweise dazu benutzt werden, einen Teil ihrer Wärme an die Verbrennungsluft abzugeben, wenn die Verbrennungsgase aus dem Ofen abgeführt werden.
  • Ein solcher rekuperativer Brenner schließt eine Kraftstoff zuführung zur Förderung von Kraftstoff in die Brennzone, einen Wärmetauscher mit einander benachbarten Leitungssystemen zum Wärmeaustausch zwischen zwei strömenden Medien sowie eine Luftzuführung zur Förderung der Verbrennungsluft durch eines der einander benachbarten Leitungssysteme des Wärmetauschers zur Brennzone, um dort die Verbrennung des ebenfalls in die Brennzone geförderten Kraftstoffes zu stützen, ein. Der Brenner weist ferner eine Auslaßöffnung auf, die die Brennzone mit dem Inneren des Ofens in Verbindung bringt, wenn der Brenner den Ofen heizen soll. Der Brenner ist so ausgelegt, daß die durch die Verbrennung von Kraftstoff und Luft in der Brennzone entstehenden Verbrennungsgase in einer Richtung in den Ofen gefördert werden. Ferner ist einegasführung vorgesehen, um die bei der Verbrennung von Kraftstoff und Luft in der Brennzone entstehenden Verbrennungsgase aus dem Ofen abzuführen.
  • Die Abgas führung bildet das andere Leitungssystem des Wärmetauschers, so daß die im ersten Leitungssystem zur Brennzone geförderte Verbrennungsluft durch Wärmetausch zwischen Verbrennungsgasen und Verbrennungsluft im Wärmetauscher aufgeheizt wird.
  • Der bloße Gebrauch von rekuperativen Brennern trägt nun nicht notwendigerweise zur höheren Effizienz der Wärmeausnutzung bei und tut dies insbesondere dann nicht, wenn die heißen Verbrennungsgase aus dem Ofen abgeführt werden, ehe sie in optimaler Weise einen angemessenen Anteil ihrer Wärme an Gegenstände abgegeben haben, die als Wärmespeicher im Ofen angeordnet sind. Bei rekuperativen Brennern der beschriebenen Art und wie sie bisher entwickelt worden sind, werden die aus dem Brenner in den Ofen austretenden und in den Brenner zur Abführung aus dem Ofen in den Brenner wieder eintretenden heißen Verbrennungsgase in dicht beieinander liegenden parallelen Strömen geführt, und die Gasführung im Ofen ist sehr kurz, und entsprechend ist die Verweilzeit der Verbrennungsgase im Ofen sehr kurz.
  • Nach einem Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Beheizen eines Ofens der vorbeschriebenen Art unter Verwendung eines Brenners der vorbeschriebenen Art vorgeschlagen, bei dem die während des Betriebes des Ofens durch die Verbrennung von Kraftstoff und Luft anfallenden heißen Verbrennungsgase in einer Richtung in den Ofen eingeführt werden und dort zum Zirkulieren veranlaßt werden, ehe sie in den Brenner zurückgeführt werden, um durch den Brenner aus dem Ofen abgeführt zu werden, wobei die Verbrennungsgase dem Ofen in einer ersten Richtung zugeführt werden, während sie in den Brenner in einer anderen, zweiten Richtung zum Verlassen des Ofens wieder zurückgeführt werden.
  • Die erwähnte erste Richtung sollte im wesentlichen die Längsachse des Brennerauslasses sein.
  • Das Zirkulieren der Verbrennungsgase im Ofen sollte durch im Ofen angeordnete Leitvorrichtungen bewirkt oder zumindest begünstigt werden. Als Leitvorrichtung kann eine Prallplatte zur Anwendung kommen, die innerhalb des Ofens dern Brennerauslaß zugeordnet ist.
  • Die erwähnte erste Richtung kann aber auch quer zur Längsachse des Brennerauslasses liegen, sie kann beispielsweise parallel zu der Wand des Ofens liegen, in der der Brenner gehalten ist, bzw. die den Brennerauslaß umgibt. In diese Richtung können die heißen Verbrennungsgase mittels des "Coandaeffektes" umgelenkt werden, wozu der Brennerauslaß entsprechend ausgestaltet ist und mit der Ofenwand bündig abschließt, in der der Brenner-gehalten ist.
  • Die erwähnte zweite Richtung sollte nicht parallel zur ersten Richtung sein.. Sie sollte insbesondere senkrecht zur ersten Richtung verlaufen. Eine erste der beiden Richtungen sollte zumindest etwa die Längsachse des Brennerauslasses sein, wobei dann die zweite der beiden Richtungen im wesentlichen parallel zu der Ofenwand verlaufen sollte, die den Brennerauslaß umgibt. Wenn die eine Richtung die Längsachse des Brennerauslasses ist, können die Verbrennungsgase zum Zirkulieren innerhalb des Brenners dadurch veranlaßt werden, daß sie über einen Brennereinlaß in den Brenner zurückgeführt werden, um den Ofen durch den Brenner hindurch zu verlassen, wobei der Brennereinlaß eine öffnung hat, die im Abstand von dem Brennerauslaß angeordnet ist und die so gerichtet ist, daß ihre Achse quer zur Längsachse des Brennerauslasses liegt. Die Verbrennungsgase können in die Einlaßöffnung unmittelbar vom Ofen aus gelangen, wobei dann die Brennereinlaßöffnung zweckmäßigerweise der den Brennerauslaß umgebenden Ofenwand zugeordnet und so gerichtet ist, daß ihr die Verbrennungsgase zugeführt werden, die entlang dieser Ofenwand strömen. Alternativ hierzu können jedoch die Verbrennungsgase dem Brennerauslaß aus dem Ofen auch durch einen Kanal in der genannten Ofenwand zugeführt werden, wobei dieser Kanal mit dem Ofen an einer Stelle verbunden ist, die von der Achse des Brennerauslasses weiter als die Brennereinlaßöffnung entfernt ist.
  • Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal neben dem oben wiedergegebenen erfindungsgemäßen Verfahren hat die Erfindung auch einen für dieses Verfahren geeigneten Brenner zum Gegenstand. Bei diesem Brenner schließt die Abgasführung eine Einlaßöffnung ein, über die die Verbrennungsgase, die den Ofen verlassen, in die Abgasführung gelangen. Die Einlaßöffnung ist so gerichtet, daß sie die Verbrennungsgase aufzunehmen vermag, die im Ofen in einer (anderen) Richtung strömen, die relativ zur erstgenannten Richtung so verläuft, daß nicht mehr als eine der beiden Richtungen zumindest etwa parallel zur Längsachse des Brennerauslasses verläuft.
  • Die genannte andere Richtung verläuft vorzugsweise zumindest etwa senkrecht zur ersten Richtung.
  • Der rekuperative Brenner kann so angeordnet und ausgebildet sein, daß die erste Richtung der Verbrennungsgase die Längsachse der Auslaßöffnung des Brenners ist. Die Einlaßöffnung kann in Richtung der Zuführung der Verbrennungsluft zur Brennzone des Brenners über die Luftzuführung, die einen Führungskanal des Wärmetauschers bildet, hinter der Brennzone angeordnet sein. Die Längsachse der Einlaßöffnung kann im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Auslaßöffnung liegen.
  • Die Verbrennungsgase, die in der ersten Richtung strömen, können quer zur Längsachse der Auslaßöffnung strömen. Die Auslaßöffnung kann dabei so gestaltet sein, daß die Verbrennungsgase in die erste Richtung mittels des "Coandaeffektes" gebracht werden. Die Einlaßöffnung kann dabei der Auslaßöffnung so zugeordnet sein und so ausgerichtet sein, daß die zweite Richtung zumindest etwa parallel zur Achse der Auslaßöffnung verläuft.
  • Nach einem noch weiteren Erfindungsmerkmal ist Gegenstand der Erfindung ein Ofen mit einem von Wänden umgebenen Innenraum, der einen erfindungsgemäßen Brenner gemäß den obigen Ausführungen aufweist, wobei der Brenner in einer Aussparung einer der Ofenwände so angeordnet ist, daß die bei der Verbrennung von Kraftstoff und Luft in der Brennzone des Brenners entstehenden Verbrennungsgase in das Innere des Ofens gelangen.
  • Zweckmäßigerweise ist wieder die eine der beiden Strömungsrichtungen der Verbrennungsgase durch die Ofenwand bestimmt, die den Brennerauslaß umgibt, indem die Verbrennungsgase entlang dieser Wand strömen.
  • Der Teil des Brenners, der die Einlaß- und die Auslaßöffnung aufnimmt, soll von der Wandöffnung aus, in der der Brenner gehalten ist, sich in das Innere des Ofens erstrecken derart, daß die Einlaßöffnung der Wandfläche benachbart ist, wenn die Einlaßöffnung in der Richtung der Luftströmung durch einen Kanal des Wärmetauschers zur Brennzone hinter dieser Brennzone angeordnet ist. Bei einer anderen Lösung ist der Brennerteil mit der Auslaßöffnung so angeordnet, daß er nicht merklich in den Innenraum des Ofens hineinragt.
  • Die Einlaßöffnung kann sich außerhalb des Innenraumes des Ofens befinden, wenn der Brenner so ausgebildet und angeordnet ist, daß die erste Strömungsrichtung der Verbrennungsgase die Längsachse der Auslaßöffnung ist, wobei in der Ofenwand eine Gasführung gebildet ist, um die Einlaßöffnung mit dem Inneren des Ofens in Verbindung zu bringen.
  • Die Gasführung soll dabei mit dem Inneren des Ofens an einer Stelle in Verbindung stehen, die weiter von der Achse des Brennerauslasses entfernt ist als die Brennereinlaßöffnung.
  • Das Brennerende mit der Auslaßöffnung soll zumindest etwa bündig mit der den Brenner aufnehmenden Brennerwand abschließen, wenn die Auslaßöffnung so ausgebildet ist, daß die Verbrennungsgase mittels des "Coandaeffektes" in ihre eine Richtung geleitet werden.
  • Nach einem noch weiteren Erfindungsmerkmal wird ein Ofen mit einem von Wänden umgrenzten Innenraum vorgeschlagen, der einen rekuperativen Brenner der beschriebenen Art aufweist, der in einer Aussparung einer Ofenwand so gehalten ist, daß die Verbrennungsgase, die bei der Verbrennung von in die Brennzone des Brenners gefördertem Brennstoff und geförderter Luft entstehen, in das Innere des Ofens gelangen, wobei im Inneren des Ofens eine Leitvorrichtung vorgesehen ist, die die während des Betriebes des Brenners in den Ofen gelangenden Verbrennungsgase zum Zirkulieren bringen, ehe sie zum Brenner zurückgeführt werden, um den Ofen durch den Brenner hindurch zu verlassen.
  • Die Leitvorrichtung kann eine Prallplatte sein, die innerhalb des Ofens so angeordnet ist, daß sie sich dem Brennerauslaß gegenüber erstreckt und zwar parallel zu der Ofenwand, in der der Brenner gehalten ist, bzw. die den Brennerauslaß umgibt.
  • F i g u r e n b e s c h r e i b u n g Nachfolgend werden einige Lösungen gemäß der Erfindung an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 - 4 in schematischer Darstellung je eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem erfindungsgemäßen rekuperativen Brenner zum Beheizen eines erfindungsgemaßen Ofens, Fig. 5 einen bei den Lösungen gemäß Fig. 1 und 2 verwendeten rekuperativen Brenner in der teilweise geschnittenen Seitenansicht und in größerem Maßstab, wobei zum besseren Verständnis der Mittelteil des Brenners weggelassen ist, Fig. 6 in einer Fig. 5 entsprechenden Darstellung des rekuperativen Brenners der Lösung gemäß Fig. 3, Fig. 7 eine Ansicht auf das Ende des rekuperativen Brenners und die ihn umgebenden Ofenteile aus dem Inneren des in Fig. 3 dargestellten Ofens heraus und Fig. 8 in einer Fig. 5 und 6 entsprechenden Darstellung den bei der Lösung gemäß Fig. 4 verwendeten Brenner und die ihn umgebenden Ofenteile.
  • Gemäß Fig. 1 ist nahe dem unteren Ende einer vertikalen Wand 12 eines Ofens 13 in dieser Wand eine runde hoffnung 11 vorgesehen, in die ein rekuperativer Brenner 10 eingesetzt ist. Die Wände des Ofens 13 bestehen aus Backsteinen aus feuerfestem Material. Das eine Ende des Brenners 10 ragt in den Innenraum des Ofens 13, während sich sein größerer Teil einschließlich einer rohrförmigen Abgasführung 15 außerhalb der öffnung 11 befindet und dem Ofeninnenraum abgekehrt ist.
  • Der Brenner 10 weist an dem in den Ofen ragenden Ende einen Rohrkörper 16 aus feuerfestem Material auf. Dieser Rohrkörper 16 ist in der Öffnung 11 verzapft.
  • Gemäß Fig. 5 ist der Brennerkopf 17 innerhalb des Teiles des Rohrkörpers 16 gelagert, der in den Brennerinnenraum hineinragt. Eine Anordnung 18 von im wesentlichen konzentrischen Rohren oder Leitungen ragt vom Brennerkopf 17 aus durch die Bohrung des Teiles des Rohrkörpers 1G, der sich innerhalb der Öffnung 11 befindet und durch die Bohrung des zylindrischen Brennertunnels 19, der sich koaxial zur Öffnung 11 von der Außenseite der Ofenwand 12 aus zum äußeren Endstück des Brenners erstreckt, der die Abgasführung 15 einschließt.
  • Der Aufbau des Brennerkopfes 17, der Anordnung 13 und des Restes des Brenners 10, wie er in Fig. 5 dargestelltist, entspricht der Beschreibung der GB-Patentanmeldung 2445/77 von Trevor Ward und Clive Ward. Für den vorliegenden Fall reicht die Feststellung aus, daß die Anordnung 18 ein Zentralrohr 21 zur Zuführung von Kraftstoff zum Brennerkopf 17 und eine ringförmige Luftführung aufweist, die zwischen einem Innenrohr 22 und einem Außenrohr 23 angeordnet ist und durch die Luft von einem Lufteinlaß 24 zum Brennerkopf 17 gefördert wird, um die Verbrennung von Kraftstoff zu unterstützen, der dem Brennerkopf 17 mit einer vom Zentralrohr 21 gebildeten Kraftstoff-Führung zugeführt wird.
  • Der Durchmesser des Endabschnittes 25 der Bohrung des Rohrkörpers 16 an dem im Ofen 13 liegenden Brennerende ist kleiner als der Durchmesser des Bohrungsrestes, in dem der Brennerkopf 17 und das Außenrohr 23 gehalten sind.
  • Das Bohrungsende 25 bildet den Auslaß des Brenners 10.
  • Der Ringraum zwischen dem zylindrischen Brennertunnel 19 und dem Außenrohr 23 steht am äußeren Ende mit der Abgasführung 15 in Verbindung, während sein inneres Ende mit einem Winkelkanal 26 in Verbindung steht, der in dem Rohrkörper 16 gebildet ist. Der Winkelkanal erstreckt sich zwischen zwei Öffnungen, von denen die eine Öffnung in der Außenstirnseite des Rohrkörpers 15 liegt und die andere öffnung 27 im zylindrischen Außenumfang des Rohrkörpers 16 liegt, wobei der axiale Abstand dieser zweiten Öffnung 27 von dem inneren Ende des Brenners 10 größer ist als der Abstand zwischen diesem Brennerende und dem entsprechenden Ende des Brennerkopfes 17. Die öffnung 27 steht nahe der Ofenwand 12 mit dem Inneren des Ofens in Verbindung und dient als Einlaßöffnung für die Verbrennungsabgase, die durch den Brenner 10 strömen.
  • Ist der Brenner 10 zum Heizen des Ofens 13 in Betrieb, so gelangt Luft über den Einlaß 24 und den Ringkanal zwischen dem Innenrohr 22 und dem Außenrohr 23 in den Brennerkopf 17. Bei dieser Luft handelt es sich um die dem Brennerkopf zuzuführende Verbrennungsluft. Die Kraftstoff zuführung zum Brennerkopf erfolgt über das Kraftstoffzuführungsrohr (Zentralrohr) 21. Dieser Kraftstoff vermischt sich mit der Verbrennungsluft, die hinter den Brennerkopf 17 strömt, und das so entstehende Kraftstoff-Luftgemisch verbrennt unter Bildung einer Flamme, die durch den Brennerauslaß 25 hindurch in den Innenraum des Ofens 13 reicht. Die heißen Verbrennungsgase gelangen durch den Auslaß 25 hindurch im wesentlichen parallel zu deren Längsachse in den Ofen. Gemäß Fig. 1 gelangt die Strömung heißer Verbrennungsgase leicht nach unten gerichtet in den Ofen und gelangt unter ein Bauelement 28, das in dem zu beheizenden Ofen angeordnet, von den heißen Verbrennungsgasen umströmt und so aufgeheizt wird. Um über den Brennereinlaß 27 durch den Brenner 10 abgeführt zu werden, müssen die heißen Verbrennungsgase den Ofen 13 in einem weiten Bogen durchströmen. Die Verbrennungsgase strömen entlang und im wesentlichen parallel zu der Wand 12 des Ofens 13 der Öffnung 27 zu und gelangen dabei in den Brenner 10 in einer Richtung, die im wesentlichen rechtwinklig zu der Richtung liegt, in der die Verbrennungsgase durch den Brennerauslaß 25 in den Ofen 13 gelangen. Der Brennereinlaß 27 ist gegen die Richtung der Zuströmung der Verbrennungsluft zur Verbrennungszone des Brenners 10 gesehen hinter dieser Verbrennungszone angeordnet.
  • Die Verbrennungsgase können in den Abgaskanal des Brenners 10 aus dem Inneren des Ofens 13 und durch den Brennereinlaß 27 sowie den Winkelkanal 26 im Rohrkörper 16 mittels einer nicht gezeigten Saugvorrichtung abgesaugt werden, die zweckmäßigerweise in der Abgasführung 15 angeordnet ist.
  • Zwischen den Verbrennungsgasen, die in den Ringkanal zwischen dem Außenrohr 23 und dem zylindrischen Brennertunnel 9 gelangen und der Luft, die dem Brennerkopf 17 durch den Ringkanal zwischen dem Innenrohr 22 und dem Außenrohr 23 zugeführt wird, findet ein Wärmetausch statt, so daß die Verbrennungsluft durch Absorption von Wärme aus den den Ofen 13 über die Abgasführung verlassenden Verbrennungsgasen erhitzt wird, wobei der Wärmeübergang durch die den beiden Gasströmen gemeinsame Wand des Außenrohres 23 hindurch erfolgt. Auf diese Weise wirkt die Baugruppe 18 mit den benachbarten Luftzu- und Verbrennungsgasabführungen, die durch das Außenrohr 23 als gemeinsamer Wand voneinander getrennt sind, als Wärmetauscher. Die Wärme der durch den Brenner 10 abgeführten gasförmigen Verbrennungsprodukte, die der Abgasführung 15 zugeführt werden, wird auf diese Weise mittels der Verbrennungsluft in den Ofen 13 zurückgeführt.
  • Infolge des Winkelkanales 26, in dessen öffnung 27 die Verbrennungsgase senkrecht zu der Richtung eintreten, in der die Verbrennungsgase über den Brennerauslaß 25 in den Ofeninnenraum gelangen, führt zu einem Zirkulieren der Verbrennungsgase, das wesentlich größer ist als bei rekuperativen Brennern konventioneller Bauweise, bei denen Brennstoff und Verbrennungsprodukte in den Ofen eingeführt und aus dem Ofen abgeführt werden über nahe beieinander koaxial zueinander angeordnete achsparallele Rohre, die in einander entgegengesetzten Richtungen von den Verbrennungsgasen durchströmt werden.
  • In Fig. 2 ist eine von Fig. 1 und 5 abweichende Ausführungsform eines rekuperativen Brenners 10 gemäß der Erfindung dargestellt. Bei dieser Lösung ragt der rohrförmige Block 16 nicht so weit in das Innere des Ofens 29, so daß der Brennereinlaß 27 nicht direkt mit dem Inneren des Ofens 29 in Verbindung steht. Nahe dem oberen Ende der vertikalen Wand 32 des Ofens 29, dem der Brenner 10 zugeordnet ist, ist eine Auslaßöffnung 31 angeordnet. Oberhalb des Brenners 10 befindet sich vor der vertikalen Wand 32 eine als Prallplatte wirkende zweite Wand 33 aus Backsteinen aus feuerfestem Material, die mit der Wand 32 zusammenwirkt, um einen Verbindungskanal zwischen den Auslaßöffnungen 31 und 27 zu bilden. Die öffnung 31 kann in einem zweckmäßigen Abstand von der öffnung 34 angeordnet sein, in der der Brenner 10 sitzt, sollte aber auf jeden Fall weiter von der Längsachse des Brennerauslasses 25 als der Brennereinlaß 27 entfernt sein.
  • Fig. 3, 6 und 7 zeigen eine andere abweichende Anordnung gemäß der Erfindung in einem Ofen 35. Dabei sind die Teile des Brenners 36, die entsprechenden Teilen des Brenners 10 gleich sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen, wie sie in Fig. 1 und 5 verwendet worden sind. Unterschiedlich sind insbesondere die Ausbildung des Körpers aus feuerfestem Material, in dem der Brennerkopf 17 gehalten ist, sowie der Öffnung in der vertikalen Ofenwand, in der dieser Körper eingesetzt ist.
  • Gemäß Fig. 7 ist die öffnung 37 rechteckig. Der Körper 38 des Brenners 36 aus feuerfestem Material bildet den Brennerauslaß 39 des Brenners 36. Der Brennerauslaß 39 erstreckt sich über die volle Breite der Öffnung 37 und hat einen im wesentlichen konstanten Querschnitt über diese Breite. Er hat vertikale Seitenwände, eine konvex gekrümmte Unterkante 41 und eine Oberkante, die als Schneidkante 42 ausgebildet ist. Die konvex gekrümmte Kante 41 wirkt mit dem "Coandaeffekt" auf die strömenden Verbrennungsgase ein, die aus dem Brennerauslaß 39 in das Innere des Ofens 35 austreten, wobei der Auslaß 39 mit der Innenseite der vertikalen Wand 43 des Ofens 35 bündig abschließt, in den der Brenner 36 eingesetzt ist. Da die Gase durch den gemäß Fig. 6 ausgestalteten Brennerauslaß 39 in den Ofen 43 eintreten, wird der Strom heißer Verbrennungsgase, wenn er aus dem Auslaß 39 austritt, nach unten gerichtet. über den Auslaß 39 erstreckt sich durch den Körper 38 eine Führung 44, die eine Verbindung zwischen einer Einlaßöffnung 45 und einem ringförmigen Auslaß zwischen dem Außenrohr 22 und der Innenseite des zylindrischen Brennertunnels 19 darstellt.
  • Die Einlaßöffnung 45 ist in der Stirnseite des Körpers 38 oberhalb der Auslaßöffnung 39 gebildet.
  • In Fig. 3 ist dargestellt, wie die heißen Verbrennungsgase über die Brennerauslaßöffnung 39 in einer Richtung in den Ofen 35 eingeführt werden, die quer zur Längsachse der Einlaßöffnung 39 verläuft, im Inneren des Ofens 35 um ein Bauteil 46 kreisen, das im Ofen angeordnet ist, um erhitzt zu werden und schließlich wieder in den Brenner 36 in einer anderen Richtung über den Einlaß 45 eintreten, wobei beide Richtungen nicht parallel sind.
  • Fig. 4 und 8 zeigen eine Anordnung, bei der ein rekuperativer Brenner 47 konventioneller Bauweise in einem Ofen 48 angeordnet ist, um den Ofen 48 durch ein die Erfindung anwendendes Verfahren zu erhitzen. Die Teile des Brenners 47, die entsprechenden Teilen des Brenners 10 ähnlich sind, sind in Fig. 4 und 8 durch die selben Bezugszeichen gekennzeichnet, wie sie für die ähnlichen Teile des Brenners 10 in Fig. 1 und 5 verwendet worden sind. Der Unterschied zwischen beiden Lösungen beziet sich auf den Rohrkörper aus feuerfestem Material, in dem der Brennerkopf 17 gehalten ist.
  • In Fig. 8 ist der Rohrkörper 49 aus feuerfestem Material in einer öffnung 50 einer vertikalen Wand 51 des Ofens 48 so verzapft, daß er nur wenig in den Innenraum des Ofens 48 hineinragt. Die Öffnung 50 ist rund und gemäß Fig. 4 in der Mitte der Wand 51 angeordnet.
  • Der Rohrkörper 49 weist einen ringförmigen Hauptteil 52 und mehrere durch Längsschlitze voneinander getrennte Finger 53 auf. Der Hauptteil 52 weist eine zylindrische Außenfläche auf, von der die Finger 53 ihren Ausgang nehmen und in Kontakt mit der Innenseite der ringförmigen öffnung 50 kommen. Die Bohrung des Rohrkörpers 49 ist ähnlich der Bohrung des Rohrkörpers 16 geformt, um das Außenrohr 23 und den Brennerkopf 17 tragen zu können und um die Auslaßöffnung 25 des Brenners 47 bilden zu können.
  • Die in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Kanäle zwischen den Fingern 53 weisen Einlaßöffnungen 54 auf, durch die der Innenraum des Ofens 48 mit dem ringförmigen Abgaskanal in Verbindung steht, der im Brenner 47 zwischen dem Auslaßrohr 23 und der Innenfläche des zylindrischen Brennertunnels 19 gebildet ist. Die Kanäle zwischen den Fingern 53 verlaufen parallel zur Längsachse der Auslaßöffnung 25.
  • Von der Ofenwand 51 wird mittels Streben 57 eine Prallplatte 55 gehalten, die mit einer zentralen öffnung 56 versehen und so parallel vor der Wand 51 angeordnet ist, daß ihre Öffnung 56 achsgleich zur Auslaßöffnung 25 des Brenners 47 liegt. Die Prallplatte 55 besteht aus hitzebeständigem bzw. feuerfestem Material, beispielsweise Metall oder Schamott.
  • Beim Betrieb des Brenners 47 wird das heiße gasförmige Verbrennungsgemisch aus Kraftstoff und Luft, das dem Brennerkopf 17 zugeführt wird, durch die Auslaßöffnung 25 in den Innenraum des Ofens 48 gefördert, wobei die Strömungsrichtung durch die Längsachse der Öffnung 25 bestimmt ist.
  • Dieses Verbrennungsgas gelangt durch die zentrale Öffnung 56 der Prallplatte 55 in den Ofen Die Prallplatte 55 gewährleistet, daß die heißen Verbrennungsgase in einem weiten Bogen innerhalb des Ofens 48 der Einlaßöffnung 54 des Brenners 47 zugeführt werden, obwohl das Verbrennungsgas über die Auslaßöffnung 25 zwar entgegengesetzt gerichtet aber achsgleich in den Brenner gelangt, wie das Verbrennungsgas über die Einlaßöffnung 54 aus dem Innenraum des Ofens abgeführt wird und der Austritt der Verbrennungsgase aus dem Brennerkopf und der Eintritt der Verbrennungsgase in den Brenner nahe beieinander liegen.
  • Die Prallplatte 55 kann auf dem Ofenboden aufstehen, oder vom Brenner getragen werden an der Stelle der beschriebenen Lösung, bei der die Prallplatte an einer Brennerwand befestigt ist.
  • L e e r s e i t e

Claims (30)

  1. Titel: Verfahren zum Beheizen eines Ofens, rekuperativer Brenner für dieses Verfahren und Ofen mit einem solchen Brenner für ein solches Verfahren P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zum Heizen eines Ofens unter Verwendung eines rekuperativen Brenners, bei dem die zur Flammenbildung dem Brennerkopf zuzuführende Verbrennungsluft mittels Wärme vorgewärmt wird, die den den Ofen verlassenden Verbrennungsgasen entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Betrieb des Brenners (10,36,47) aus der Verbrennung von Kraftstoff und Luft entstehenden Verbrennungsgase in einer ersten Richtung dem Ofen (13,29,35,48) zugeführt werden und im Inneren des Ofens zu einer Zirkulation veranlaßt werden, ehe sie dem Brenner in einer anderen, zweiten Richtung wieder zugeführt werden, um durch den Brenner hindurch den Ofen zu verlassen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Richtung, die Zuführung der Verbrennungsgase zum Ofen, die Richtung der Längsachse des Brennerauslasses (25) ist, durch den die Verbrennungsgase in den Ofen gelangen.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase durch Leitmittel (55) innerhalb des Ofens (48) zum Zirkulieren veranlaßt werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitmittel von einer Prallplatte (55) in dem Ofen (48) und dem Brennerauslaß (49) gegenüber gebildet werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Strömungsrichtung, die Zuführungsrichtung der Verbrennungsgase zum Ofen, senkrecht zum Brennerauslaß liegt.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Strömungsrichtung der Verbrennungsgase zumindest etwa parallel zu einer Wand des Ofens liegt, die den Brenner hält bzw. den Brennerauslaß (25) umgibt.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase in die erste Strömungsrichtung mittels des "Coandaeffektes" gebracht werden, wobei der "Coandaeffekt" durch die Kontur des Brennerauslasses (39) erzeugt wird, der mit einer Ofenwand bündig ist, in der der Brenner gehalten ist.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Strömungsrichtung der Verbrennungsgase nicht parallel zur ersten Strömungsrichtung ist.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Strömungsrichtung zumindest etwa senkrecht zur ersten Strömungsrichtung ist.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste der beiden Strömungsrichtungen der Verbrennungsgase zumindest etwa die Längsachse des Brennerauslasses ist, während die zweite Strömungsrichtung zumindest etwa parallel zu der Ofenwand verläuft, die den Brennerauslaß umgibt.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase zum Zirkulieren im Ofen (13) dadurch gebracht werden, daß sie durch einen Einlaß in den Brenner zurückgeführt werden, dessen Einlaßöffnung im Abstand vom Brennerauslaß angeordnet und so ausgerichtet ist, daß seine Achse quer zur Längsachse des Brennerauslasses verläuft.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase vom Ofen aus direkt in den Brennereinlaß gelangen.
  13. 13. Verfahren nach den Ansprüchen 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennereinlaß nahe der Ofenwand angeordnet ist, in der der Brenner gehalten ist und so ausgerichtet ist, daß er die dieser Brennerwand entlanggeführten Verbrennungsgase aufnimmt.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase vom Ofen aus zur Brennereinlaßöffnung über eine Gas führung in der Ofenwand gelangen, wobei die Gasführung mit dem Ofen an einer Stelle in Verbindung steht, die weiter von der Achse des Brennerauslasses entfernt ist als die Brennereinlaßöffnung.
  15. 15. Rekuperativer Brenner für die Durchführung eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abführung von Verbrennungsgasen aus dem Ofen durch den Brenner eine Einlaßöffnung (27,45,54) vorgesehen ist, durch die die Verbrennungsgase aus dem Ofen in die Abgasführung gelangen, wobei die Einlaßöffnung so gerichtet ist, daß ihr die Verbrennungsgase aus dem Ofen in einer -anderen Richtung zuströmen als die Verbrennungsgase aus dem Brennerauslaß in den Ofen gelangen, wobei led-iglich eine dieser beiden Richtungen zumindest etwa parallel zur Längsachse der Auslaßöffnung (25, 39) verläuft.
  16. 16. Brenner nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die andere, zweite Strömungsrichtung zumindest etwa senkrecht zur ersten Strömungsrichtung verläuft.
  17. 17. Brenner nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß er so ausgestaltet und angeordnet ist, daß die erste Strömungsrichtung der Verbrennungsgase die Längsachse des Brennerauslasses (25) ist.
  18. 18. Brenner nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse der Auslaßöffnung (25) zumindest etwa senkrecht zur Längsachse der Einlaßöffnung (27) verläuft.
  19. 19. Brenner nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß er so ausgestaltet und angeordnet ist, daß die Verbrennungsgase in der ersten Strömungsrichtung quer zur Längsachse der Auslaßöffnung (39) strömen.
  20. 20. Brenner nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (39) mittels des "Coandaeffektes" die Verbrennungsgase in die erste Strömungsrichtung lenken.
  21. 21. Brenner nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (45) der Auslaßöffnung (25) benachbart und so ausgerichtet ist, daß die zweite Strömungsrichtung der Gasströmung etwa parallel zur Längsachse der Auslaßöffnung gerichtet ist.
  22. 22. Brenner nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung in Richtung der durch die Luftzuführungsmittel und den Wärmetauscher in den Brennbereich zugeführten Luft hinter dem Brennbereich liegt.
  23. 23. Ofen zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 unter Verwendung eines Brenners gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer der Umgrenzungswände des Ofens der Brenner (10) angeordnet ist, so daß bei der Verbrennung von Kraftstoff und Luft im Verbrennungsbereich anfallende Verbrennungsgase in das Innere des Ofens gelangen.
  24. 24. Ofen nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Strömungsrichtungen der Verbrennungsgase entlang der Ofenwand verläuft, die den Brennerauslaß umgibt.
  25. 25. Ofen nach den Ansprüchen 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Teil des Brenners (10), der die Einlaß- und die Auslaßöffnung aufnimmt, in den Ofen hineinragt derart, daß die Einlaßöffnung (27) nahe der Wand sich befindet, in der der Brenner gehalten ist.
  26. 26. Ofen nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Brenners (36,47), in der die Auslaßöffnung angeordnet ist, nicht wesentlich in den Ofen hineinragt.
  27. 27. Ofen nach den Ansprüchen 17 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung außerhalb des Ofeninnenraumes angeordnet ist und in der Ofenwand ein Kanal gebildet ist, der die Einlaßöffnung mit dem Ofeninnenraum verbindet, wobei die Einmündung des Kanales in den Ofeninnenraum weiter von der Achse des Brennerauslasses entfernt ist als die Brennereinla.8öffnung.
  28. 28. Ofen nach Anspruch 19 oder 20 und Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Brenners (36,47), in dem sich die Auslaßöffnung befindet, bündig mit der Ofenwand liegt, in der der Brenner gehalten ist.
  29. 29. Ofen mit einem von Wänden umgebenen Innenraum sowie einem rekuperativen Brenner mit einem Wärmetausch zwischen den den Ofen verlassenden Verbrennungsgasen und der Verbrennungsluft im Brenner, der in einer Aussparung einer Ofenwand gehalten ist, so daß die durch die Verbrennung von Kraftstoff und Luft in der Brennzone des Brenners entstehenden Verbrennungsgase in das Innere des Ofens gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Ofens Leitmittel (55) vorgesehen sind, die eine Zirkulation der-beim Betrieb des Brenners (47) anfallenden Verbrennungsgase innerhalb des Ofens (48) bewirken, ehe sie in den Brenner zurückgelangen, um den Ofen über den Brenner zu verlassen.
  30. 30. Ofen gemäß Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitmittel eine Prallplatte (55)- aufweisen, die innerhalb des Ofens (48) dem Brennerauslaß benachbart angeordnet ist und zumindest etwa parallel zu der Wand des Ofens verläuft, in der der Brenner gehalten ist.
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