DE3022275A1

DE3022275A1 - Verfahren zur gasverbrennung und brenner hierfuer, insbesondere fuer industrieoefen

Info

Publication number: DE3022275A1
Application number: DE19803022275
Authority: DE
Inventors: Robert Wang
Original assignee: Heurtey Metallurgie SA
Current assignee: Heurtey Metallurgie SA
Priority date: 1979-06-18
Filing date: 1980-06-13
Publication date: 1981-01-08
Also published as: BE883863A; SE454206B; FR2459423A1; DE3022275C2; SE8004423L; IT8067947A0; IT1129225B; FR2459423B1

Description

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Verfahren zur Gasverbrennung und Brenner hierfür, insbesondere für Industrieöfen

Die Erfindung betrifft ein Gasverbrennungsverfahren, wobei, das brennbare Gemisch aus vorgewärmter Luft, bestehend aus kalter Primärluft vorgemischt mit dem gasförmigen Brennstoff, dem Brenner zugeführt wird.

Die Erfindung hat auch einen Brenner mit einem wärmeisolierten Brennerkörper, einem Gasinjektor, einer Luftleiteinrichtung sowie einem am Brennerkörper gelagerten feuerfest ausgekleideten Brennerraum, insbesondere für Industrieöfen, zum Gegenstand.

Bei der Suche nach einer Verbesserung des energetischen Wirkungsgrades dieser Industrieöfen kommt man zur systematischen Verwendung der Vorwärmung der Verbrennungsluft dieser verwendeten gasförmigen Brennstoffe unter Verwendung von Rekuperatorea für die in den Abgasen enthaltene Wärme.

Für gewisse Ofentypen ermöglicht die Rückgewinnung eine Vorwärmung der Luft bis auf eine Temperatur, die 600⁰C und sogar 700⁰C erreichen kann. Ein solch erhöhtes Temperaturniveau ist aber nicht immer verträglich mit einer günstigen Funktionsweise der Brenner. So ist bei Öfen zum Blankglühen von Bändern,beispielsweise wo man die Verbrennung ohne die geringste Spur fester unverbrannter Stoffe (d.h. von Ofenruß) fordert, die Verwendung der vorgewärmten Luft bei den oben angegebenen erhöhten Temperaturen für kohlenstoffreiche Brennstoffe schwierig. Dies darum, weil diese Kohlenwasserstoffe, entsprechend ihrer Natur, einem Kracken zwischen 250 und 450 C ausgesetzt sind.

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Dicscr Nachteil wird besonders fühlbar bei Brennern, die mit Luftunterschuß und bei geringer Teilleistung arbeiten. Unter gewissen Bedingungen kann der Anstieg der Oberschußluft die Krackgrenze verschieben; dieses Hilfsmittel jedoch steht konträr zu den Anforderungen an die Brennstoffeinsparung.

Durch die Maßnahme nach der Erfindung soll ein verbesserter Brenner geschaffen werden, der die Verbrennung ohne unverbrannte Feststoffe der gasförmigen Kohlenwasserstoffe, unabhängig von der Temperatur der Verbrennungsluft, ermöglicht.

Bei einem Verfahren zum Verbrennen gasförmiger Brennstoffe, insbesondere für Industrieöfen, die mit vorgewärmter Verbrennungsluft, bestehend aus kalter Primärluft vorgemischt mit gasförmigem Brennstoff gespeist werden, zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß der Primärkai tluftdurchsatz konstant und unabhängig von dem Durchsatz brennbaren Gases verbleibt und daß das Vorgemisch derart ist, daß es immer oberhalb der oberen Entflammbarkeitsgrenze gehalten wird.

Es wird also eine geringe Menge kalter Primärluft dem gasförmigen Brennstoff zugesetzt; gasförmiger Brennstoff und kalte Primärluft werden getrennt in den Gasinjektor zur Bildung eines Vorgemisches eingeführt.

Vorzugsweise ist die Menge an vorgemischt mit dem gasförmigen Brennstoff eingeführter kalter Primärluft unabhängig von den Schwankungen der anderen Mengen; das brennbare Gemisch Gas/kalte Primärluft wird oberhalb der oberen Entzündlichkeitsgrenze gehalten.

Zweckmäßig umfaßt der Brenner einen wärmeisolierten Brenner-

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körper, einen (.as i nj ekto r, eine Luftleiteinrichtung und einen feuerfesten am Brennerkörper vorgesehenen Brenncrraum und zeichnet sich dadurch aus, daß der Injektor zwei getrennte Speiseöffnungen, eine für das brennbare Gas, die andere für die kalte Primär! u ft, nufwei st; und daß die wärme Verbrennungsluft in den Ringraum zwischen Injektor und Luftleiteinrichtung eingeblasen wird.

Die Erfindung soll nun anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden, ohne hierauf begrenzt zu sein. Die einzige Figur zeigt einen Brenner nach der Erfindung im Axial schnitt.

Zu sehen ist ein Brenner mit einem Brennerkörper 10, der innen mit einer isolierenden Feuerfestauskleidung 12 sowie einem Montageflansch 14 versehen ist. Dieser Körper ist einerseits mit einer Zuführung 16 für die vorgewärmte sekundäre Verbrennungsluft, beispielsweise nach Durchgang durch Rekuperatoren für die im Rauchgas enthaltene Wärme ausgelegt und weist andererseits eine Öffnung 18, durch die der Injektor geführt ist, auf und die insgesamt mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnet ist. Die Lagerung des Injektors erfolgt mittels einer gegen den Körper 10 verschraubten Platte 20. Letzterer umfaßt im übrigen eine Luftleiteinrichtung 24, die verschiedenste Formen, wie weiter unten angegeben, aufweisen kann. Am Flansch 14 des Körpers ist ein Feuerfestraum 26 angebracht, der bei 28 einen Hilfsbrenner (nicht dargestellt) aufnimmt, der die Zündung des Brenners sichert.

Wie vorher angegeben, werden gasförmiger Brennstoff und kalte Primärluft getrennt in den Injektor 22 eingeführt, um ein partielles Vorgemisch zu bilden. Hierzu umfaßt der Injektor zwei Speiseöffnungen: die Öffnung 30 zum Einführen brennbaren Gases und die Öffnung 32 zum

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Zuführen kalter Primärluft. Nach der Erfindung ist der Primärluftdurchsatz konstant; die in den Injektor 2 2 eingeführte Gasmenge ist derart, daß das Gas-Primärluftgemisch sich oberhalb der oberen Entzündlichkeitsgrenze befindet.

Die Steuerung der Brennerleistung wird vorgenommen, indem man gleichzeitig die den Injektor 22 durchsetzende Gasmenge sowie die Menge an vorgewärmter Verbrennungsluft regelt, welche über die Speiseöffnung 16 zugeführt und in den Ringraum 34 zwischen Injektor 22 und Luftführung 24 eingeblasen wird; die Primärluftmenge des Vorgemisches bleibt unabhängig von den Änderungen der anderen Durchsätze (Brenngas und vorgewärmte Verbrennungsluft).

Wie oben genauer angegeben, kann die Luftleiteinrichtung unterschiedliche Konfigurationen aufweisen, um ein schnelles und inniges Gemisch zwischen der vorgewärmten Verbrennungsluft und dem gasförmigen Brennstoff sicherzustellen und um zu einer schnellen Verbrennung ohne Bildung freien Kohlenstoffs zu führen.

Der Injektor 22 kann mit radialen axialen oder schrägen Austrittsöffnungen ausgestattet sein, beispielsweise Injektoröffnungen 36 und einen Durchmesser derart aufweisen, daß die Geschwindigkeit der Strahlen des Vorgemisches kalte Primärluft/gasförmiger Brennstoff am Austritt des Injektors ausreichend ist, um eine günstige Vermischung dieses Vorgemisches aus Brennstoff und vorgewärmter Verbrennungsluft, unabhängig vom Brennerverhalten, zu sichern.

Im übrigen wird die Form der Kammer oder des Brennerraums 26 derart gewählt, daß eine intensive Rezirkulation der Verbrennungsgase ermöglicht wird und eine wirksame und vollständige Verbrennung gesichert ist. Diese Rezirkulation

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kann mit Hilfe eines geraden Tunnels oder eines mit einer Einschnürung versehenen Tunnels mit geeigneten Abmessungen erhalten werden. Die den Brennerraum verlassenden Rauchgase enthalten keine Kohlenwasserstoffe mehr und besitzen eine Zusammensetzung ähnlich Gasen, die aus einer vollkommenen Verbrennung stammen.

Dadurch, daß erfindungsgemäß kalte Primärluft, teilvorgemischt mit dem gasförmigen Brennstoff im Injektor des Brenners verwendet wird, ergibt sich insbesondere der doppelte Vorteil:

1. es wird möglich, den Injektor während des Arbeitens des Brenners im niedrigen Teilbereich zu kühlen und so das Kracken der Gase im Injektor zu vermeiden;

2. es wird möglich, die Bildung eines außerhalb des Injektors nicht entflammbaren Gemisches zu beschleunigen und die Bildung von Kohlenstoff in der Flamme zu eliminieren:

diese Verbrennung findet in dem Augenblick der Dissoziierung des karburierten Brenngasmoleküls statt; es bildet sich Kohlenmonoxyd anstelle von Kohlenstoff; diese Bildung wäre unvermeidlich bei warmer Verbrennungsluft ohne kalte Primärluft im Vorgemisch mit dem Injektor zugeführtem gasförmigen Brennstoff. So wird das Vorhandensein des Kohlenstoffs im Rest der Flamme vermieden.

Im Hinblick auf eine knappe Darstellung wurde die Erfindung nur anhand einer einzigen Ausführungsform erläutert. Änderungen und Abänderungen liegen daher im Rahmen der Erfindung.

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Claims

Verfahren zur Gasverbrennung und Brenner hierfür, insbesondere für Industrieöfen PATENTANSPRÜCHE

1./ Verfahren zur Gasverbrennung, insbesondere für Industrieöfen, wobei vorgewärmte Verbrennungsluft, bestehend aus kalter Primärluft vorgemischt mit gasförmigem Brennstoff, zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die kalte Primärluft konstant und unabhängig von den Mengen gasförmigen Brennstoffs gehalten wird und daß das Vorgemisch so gebildet wird, daß es immer über der obere"» Entzündlichkeitsgrenze gehalten wird.

2. Vorführen räch /\nspruch 1, dadurch g ρ k e η r. -

ζ e i c l· r e t , daß gasförmiger Brennstoff und kalte Priiiikrlr.ft getrennt in den Ga sir j cktor des Brenners zur Formung eines Teilvorgemisches eingeführt werden.

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3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruch', dadurch gekennzeichnet , daß r"ie T-ieiinsi leistung durch gleichzeitige Regelung der in den Injei· tor eingeführten Gasmenge und der in den Ringraum eingeblasenen Menge an vorgewärmter Verbrennungsluft gesteuert wird.

4. Brenner zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem wärmeisolierten Brennerkörper, einem Gasinjektor, einer Luftleiteinrichtung und einem am Brennerkörper angebrachten Feuerfestbrennraum, dadurch gekennzeichnet , daß der Injektor (22) zwei gesonderte Speiseöffnungen (30; 32), die eine (30) für das Brenngas, die andere (32) für die primäre Kaltluft, umfaßt, und daß die warme Verbrennungsluft in den Ringraum zwischen Injektor (22) und Luftleiteinrichtung (24) einführbar ist.

5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Injektor (22) mit Austrittsöffnungen (36) von so gewählten Abmessungen und derartiger Anordnung versehen ist, daß die Geschwindigkeit der Strahlen des Vorgemisches aus kalter Primärluft und Brenngas am Austritt des Injektors,ausreichend ist, um ein günstiges Gemisch aus diesem brennbaren Vorgemisch mit der Verbrennungsluft,unabhängig vom Brennerverhalten, zu sichern.

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