DE2922083C2

DE2922083C2 - Flammrohr für eine brennerbefeuerte Feuerungsanlage

Info

Publication number: DE2922083C2
Application number: DE19792922083
Authority: DE
Inventors: Heinz 4901 Hiddenhausen Mense
Original assignee: Hoch-Temperatur-Technik 4900 Herford De GmbH
Current assignee: Hoch-Temperatur-Technik 4900 Herford De GmbH
Priority date: 1979-05-31
Filing date: 1979-05-31
Publication date: 1984-02-09
Also published as: DE2922083A1

Description

a) das Flammrohr vollständig aus einem keramischen Fasermaterial papierähnlicher Konsistenzbesteht,

b) das Fasermaterial 46 bis 95 Gew.-% Al₂O₃ und 54 bis 5 Gew.-% SiO₂ enthält, und

c) das Fasermaterial eine Dichte von weniger als 0,27 g/cm³ aufweist

2. Flammrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß darin mit Abstand von der Innenwandung konzentrisch ein in der Einbaustellung die Flamme umgebendes, in seinem brennernahen Abschnitt mit seitlichen Gaseintrittsöffnungen (12) versehenes, kürzeres Rohr (11) aus dem gleichen Fasermaterial angeordnet ist

3. Flammrohr nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen am brennerseitigen Ende angeordneten Verbindungsabschnitt (9) zur dichten Festlegung an der Wandung (2) des Feuerraumes (I) oder einem Flammentrichter des Brenners (4).

Die Erfindung betrifft ein Flammrohr für eine brennerbefeuerte Feuerungsanlage für Haushalts- und Industriezwecke, in Form eines in der Einbaustellung die in den Feuerungsraum gerichtete Flamme zur Abschirmung gegen seitlichen Gaszutritt vom Bereich der Flammwurzel aus mindestens teilweise umgebenden Rohres aus feuerfestem Material mit offenem Austrittsende.

Aus der GB-PS 8 50 907 ist bereits ein derartiges Flammrohr für eine brennerbefeuerte Feuerungsanlage bekannt, das innenseitig eine feuerfeste Auskleidung aufweist, die im Betrieb weißglühend wird und eine Verbrennungskammer bildet, in der eine Teilmenge des Brennstoff-Luft-Gemisches verbrannt wird. Derartig feuerfest ausgebildete Flammrohre werden jedoch durch die beim Zünden des Brenners und bei dessen Abschaltung eintretenden starken Temperaturveränderungen und die unterschiedliche Wärmeausdehnung des Rohres und der Auskleidung relativ rasch zerstört. Auch ist es schwierig, den Brenner kurz nach dem Abschalten bei noch längere Zeit heißem Flammrohr erneut zu zünden.

Die DE-PS 18 03815 beschreibt ferner ein im Brennraum einer Feuerungsanlage vor dem Brenner angeordnetes Flammrohr mit einem metallischen Mantel, in dem eine verdampfbare Temperaturverteilungsflüssigkeit, insbesondere flüssiges Natrium, sowie ein metallisches Gewebe mit Kapillarwirkung eingeschlossen sind. Derartige Flammrohre sind jedoch sehr aufwendig und würden zudem bei einer Beschädigung Gefahren durch austretenden Natriumdampf hervorrufen.

Aus der DE-OS 14 01 162 kennt man schließlich ein thermokatalytisches Element mit einer am Ende geschlossenen rohrförmigen Schiehtstruktur aus hochwarmfestem Fasermaterial mit aufgebrachtem thermos katalytisch aktivem Material sowie Mitteln zur Erzeugung einer Strömung eines Luft-Brennstoff-Gemisches durch die Schichtstruktur senkrecht zu dessen Schichtoberfläche, an welcher die Verbrennung stattfindet Die bei diesem bekannten Element als Katalysatorträger

ίο verwendete, vom Luft-Brennsloff-Gemisch durchdrungene Schichtstruktur besteht aus Fasermaterial papierähnlicher Konsistenz, das aus einem Aluminiumsilikat mit 623% Al₂O₃ und 37,2% SiO₂ bestehen kann. Eine derart durchströmbare Schichtstruktur eignet sich nicht zum abschirmenden Umschließen einer Brennerflamme.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Flammrohr der

eingangs genannten Art zu schaffen, das bei sehr einfacher, unaufwendiger Herstellung und Montage eine verbesserte Brennstoffausnutzung und damit eine geringere Schadstoffemission ermöglicht

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Flammrohr der eingangs genannten Art erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen versehen.

Da das unaufwendige Flammrohr nur geringe Wärmekapazität und eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzt und den Eintritt von zu einer Abkühlung des umschiossenen Raumes führenden Gasen verhindert, werden durch die im Flammrohr erreichten hohen Temperaturen nicht verbrannte Brennstoffanteile mit verbrannt Die verbesserte Brennstoffausnutzung ist daran zu erkennen, daß an der Austrittsstelle des Flammrohres der Brennstoff mit bläulicher Flamme verbrennt Das keramische Fasermaterial kann in Stärken ab etwa 0,8 mm bezogen werden. Zur Herstellung eines Flammrohres kann aus einer entsprechenden Faserbahn ein Stück geeigneter Größe zurechtgeschnitten und zu einem steifen Rohr verformt werden. Statt dessen kann auch ein nahtlos hergestelltes Faserrohr verwendet werden. Aufgrund der geringen Wärmekapazität und des geringen Gewichtes speichert das Flammrohr im Betrieb kaum Wärme, so daß nach dem Abschalten des Brenners kein Nachlüften zur Abkühlung des Flammrohres erforderlich ist

Das Flammrohr kann zweckmäßig einen am brennerseitigen Ende angeordneten Verbindungsabschnitt zur dichten Festlegung an der Wandung des Feuerraumes oder einem Flammentrichter des Brenners aufweisen. Diese Anbringungsweise des Flammrohres eignet sich insbesondere für Neuanlagen.

Zum Nachrüsten bestehender üblicher Haushalts-Heizungsanlagen kann das Flammrohr auch auf einen Ständer so aufgelegt werden, daß es an der Wandung des Feuerungsraumes dichtend anliegt und der Brenner konzentrisch in das Flammrohr hineinbrennt. Bei geeigneten Abmessungen und räumlichen Gegebenheiten kann das Flammrohr auch ohne Ständer auf einer Stützstruktur im Feuerraum aufliegen.
Zur weiteren Erhöhung der Wirtschaftlichkeit kann im Flammrohr ein darin mit Abstand von der Innenwandung konzentrisch in der Einbaustellung die Flamme umgebendes, in seinem brennernahen Abschnitt mit seitlichen Gaseintrittsöffnungen versehenes, kürzeres Rohr aus dem gleichen Fasermaterial angeordnet sein. Dieses Rohr, das selbst kaum Wärme speichert und nach Abschalten des Brenners auch kaum Wärme auf den Brenner zurückführen kann, bewirkt eine bessere Ausnutzung des Brennstoffs im Flammrohr.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des Flammrohres an Hand der Zeichnungen weiter erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Flammrohr in einer Feuerungsanlage,
Fig.2 ein an der Wandung der Feuerungsanlage befestigtes Flammrohr,

Fig.3 ein auf einem Ständer aufliegendes Flammrohr,

F i g. 4 ein Flammrohr mit eingesetztem Rohr.
Fig. 1 zeigt einen Feuerungsraum 1, an dessen einer Seitenwand 2 ein herkömmlicher Brenner 4 angebracht ist, dessen Flamme 5 in den Feuerungsraum hineinbrennt Der Brenner 4 kann beispielsweise ein ölbrenner sein, wie er bei den Ölheizungen für normale Haushalte oder Industrieheizungen verwendet wird. Um die Flamme 5 ist ein Flammrohr 6 so angebracht, daß es an der Wand 2 des Feuerraumes 1 dicht anliegt und an dieser Stelle keine Gase eintreten können, die zu einer Zirkulation durch das Flammrohr 5 und einer Temperaturerniedrigung im Flammrohr 6 führen würden. Im Flammrohr 6 entstehen durch die Flamme 5 so hohe Temperaturen, daß vom Brenner unvollständig verbrannter flüssiger Brennstoff vor einem Niederschlagen an kühleren Flächen vergast bzw. auf Reaktionstemperatur gebracht und mit verbrannt wird. Dies setzt sich bis zum Ende des Flammrohres fort, wo die vergasten Teilchen mit blauer Flamme 7 verbrannt werden. Da hierdurch höhere Temperaturen entstehen, kann bei einem kleineren Feuerungsraum die gegenüberliegende Wand 3 zweckmäßig mit Isoliermaterial 8 abgedeckt werden.

Das Flammrohr 6 besteht aus im Handel erhältlichem keramischen Fasermaterial mit papierähnlicher Konsistenz, das entsprechend zugeschnitten zu einem Rohr geformt und längs einer Naht verbunden, beispielsweise geklammert, genietet oder geklebt wird. Es ist auch ohne weiteres möglich, das Flammrohr 6 direkt und nahtlos aus keramischem Fasermaterial zu fertigen. Die Länge und der Durchmesser des Flammrohres 6 müssen so bemessen sein, daß in seinem Inneren eine vollständige Vergasung unverbrannten flüssigen Brennstoffs stattfindet Wenn sich im Betrieb am Ende des Flammrohres keine blaue Flamme 7 bildet, ist dies ein Zeichen dafür, daß die Länge des Flammrohres nicht ausreicht

Bei der in Fig.2 dargestellten, für Neuanlagen geeigneten Anordnung ist das Rammrohr 6 mittels eines Verbindungsabschnitts 9 in Form eines Flansches an der Wand des Feuerungsraumes befestigt Statt dessen kann das Flammrohr auch am Flammtrichter des Brenners 4 befestigt oder auf diesen aufgeschoben sein.

Bei der in Fig.3 gezeigten, insbesondere zur Nachrüstung bereits vorhandener Feuerungsanlagen geeigneten Einbauweise liegt das Flammrohr 6 auf einem passenden Ständer 10, beispielsweise aus geeignetem Formstahl oder ähnlichem Material, der mit dem Flammrohr 6 so vor dem Brenner 4 angeordnet ist, daß dessen Flamme 5 konzentrisch in das Rohr hineinbrennt Das Flammrohr 6 darf dabei nicht ?.n mehreren Stellen am Ständer IO befestigt werden, da es sich sonst wegen der bei Erwärmung eintretenden Dimensionsveränderungen wellig verformen könnte.

Bei der in Fig.4 gezeigten Ausführungsform ist zur weiteren Erhöhung der Wirtschaftlichkeit im Flammrohr 6 ein ebenfalls aus Fasermaterial bestehendes Rohr

11 angeordnet, das die Flamme umgibt und durch an der brennernahen Seite angeordnete Gaseintrittsöffnungen

12 eine Zirkulation im Flammrohr 6 ermöglicht. Messungen an Haushalts-Ölfeuerungsanlagen ergaben, daß bei Anlagen mit einem feuerungstechnischen Wirkungsgrad unter 85% dieser durch Einsatz des Flammrohres auf über 90% angehoben wurde. Der CO2-Anteil des Abgases stieg von unter 10% auf über 13%, was die erheblich bessere Ausnutzung des Brennstoffes anzeigt. Außerdem ergaben sich günstigere Abgastemperaturen. Durch das Flammrohr wird somit ein verbesserter feuerungstechnischer Wirkungsgrad mit erhöhtem CO₂-Gehalt des Abgases erzielt, was zu Energieeinsparungen und einer geringeren Schadstoffemission führt, so daß höhere Wirtschaftlichkeit und geringere Umweltbelastung zugleich erreicht werden. Durch die bessere Wirtschaftlichkeit werden die Betriebskosten gesenkt, so daß sich die Einbaukosten in kürzester Zeit amortisieren. Außerdem sind bereits bestehende Anlagen ohne Schwierigkeiten nachrüstbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flammrohr für eine brennerbefeuerte Feuerungsanlage für Haushalts- und Industriezwecke, in Form eines in der Einbaustellung die in den Feuerungsraum gerichtete Flamme zur Abschirmung gegen seitlichen Gaszutritt vom Bereich der Flammenwurzel aus mindestens teilweise umgebenden Rohres aus feuerfestem Material mit offenem Austrittsende, dadurch gekennzeichnet, daß