DE3907460C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
- F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/66—Preheating the combustion air or gas
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Air Supply (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner für den Betrieb
mit vorerwärmter Luft, mit einem Brennerkopf, dem Brenn
gas über ein Gasrohr, das in den Mengenstrom des austre
tenden Brenngases bestimmenden Gasdüsen endet, zuströmt
und an dem die Luft und das Brenngas gemischt und ge
zündet werden, mit einem Wärmetauscher, der stromauf der
Gasdüsen angeordnet ist und in dem das Brenngas durch die
vorerwärmte Luft so stark erwärmbar ist, daß das Mischungs
verhältnis von Brenngas und Luft, unabhängig von Änderungen
der Lufttemperatur, annähernd konstant bleibt, und mit einem
Strömungsteiler, der die Luft in zwei Teilströme aufteilt,
von denen der eine am Gasrohr außen entlang strömt. Dieser
Gasbrenner ist insbesondere als impulsgesteuerter,
Ein/Aus-betriebener Industrie-Brenner einsetzbar.
Ein derartiger Gasbrenner ist aus der US-PS 46 57 504 be
kannt. Im Falle des in dieser Druckschrift beschrie
benen Gasbrenners wird das Brenngas durch ein Gasrohr, an
dessen freiem Ende eine Gasdüse vorgesehen ist, zum Brenner
kopf geleitet. Die Luft wird durch aus dem Ofen ausströmen
des Abgas vorerwärmt. Der bereits über eine bestimmte Strecke
vorerwärmte Luftstrom wird in zwei Teilströme aufgeteilt, Von
denen einer unmittelbar in einen den Außenmantel des Brenn
gas führenden Gasrohres umgebenden Ringkanal geführt wird.
Mittels dieses Teilstromes wird das durchströmende Brenngas
vorerwärmt. Beim Verlassen dieses Ringkanals wird dieser
Teilstrom wieder mit dem anderen Teilstrom der vorerwärmten
Luft zusammengeführt, bevor der wiedervereinigte Luftstrom
im Bereich des Brennerkopfs mit dem vorerwärmten Brenngas,
dessen in den Brennerkopf austretender Mengenstrom durch
die Gasdüse bestimmt wird, zusammengeführt, gemischt und
gezündet wird. Infolge der Vorerwärmung des Brenngases im
Gasrohr bleibt das Mischungsverhältnis zwischen Brenngas und
Luft unabhängig von Änderungen der Lufttemperatur nahezu
konstant. Der Wärmeübergang zwischen der vorerwärmten Luft
und dem Brenngas findet im Falle dieses Gasbrenners aus
schließlich durch den Gasrohrmantel statt. Darüber hinaus
nimmt an diesem Wärmeübergang im wesentlichen nur derjenige
der beiden Teilströme der vorerwärmten Luft teil, der in
dem das Gasrohr umgebenden Ringkanal geführt wird. Um die
für die Konstanthaltung des Mischungsverhältnisses zwischen Luft
und Brenngas erforderliche Übertragungsstrecke
zu erhalten, müssen der Ringkanal und derjenige Abschnitt
des Gasrohres, an dem der Wärmeübergang stattfindet,
lang sein. Hierdurch ergeben sich für den Gas
brenner vergleichsweise große Abmessungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsge
mäßen Gasbrenner für den Betrieb mit vorerwärmter Luft so
zu gestalten, daß sein Raumbedarf wesentlich verringert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im
kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Zum einen wird durch die Anordnung des Zentralrohres inner
halb des Gasrohres bzw. die Führung eines Teilstromes der
vorerwärmten Luft durch dieses Zentralrohr die Wärmeaus
tauschfläche zwischen Brenngas und Luft je Längeneinheit
erheblich vergrößert. Darüber hinaus wird erreicht, daß
beide Teilströme der vorerwärmten Luft am Wärmeaustausch
mit dem Brenngas wirksam teilnehmen, wobei der Wärmeaus
tausch zwischen dem einen Teilstrom und dem Brenngas durch
das Zentralrohr und zwischen dem anderen Teilstrom und dem
Brenngas durch das Gasrohr stattfindet. Hierdurch kann die
für den Wärmeaustausch erforderliche Baulänge des Gasbren
ners im Vergleich zum Stand der Technik erheblich verrin
gert werden.
Die Gasdüsen sind stromab des Wärmetauschers angeordnet
und bilden so den wesentlichen Teil des Gesamtdurchfluß
widerstandes; von allen in Strömungsrichtung hintereinan
der angeordneten Teilwiderständen des gasführenden Rohr
systems werden nur sie von Brenngas mit erhöhter Temperatur
durchflossen.
Da der Mengenstrom eines erwärmten Gases durch ein gegebenes
Rohrsystem wegen der mit der Gastemperatur veränderlichen
Dichte temperaturabhängig ist, kann sich an ihnen der Mengenstrom in
Abhängigkeit von der Gastemperatur
verändern. Hierzu ist eine möglichst genaue Dimensionierung
der Gasdüsen erforderlich. Ihr Strömungsquer
schnitt muß wesentlich kleiner sein als jeder andere
Strömungsquerschnitt im einspeisenden Rohrsystem.
Da das Brenngas wegen der Gefahr der Crackung und Rußbil
dung nicht so hoch wie die vorerwärmte Luft erhitzt wer
den kann, bietet sich die Erhitzung durch Wärmetausch mit
der vorerwärmten Luft an, weil hierdurch sichergestellt
werden kann, daß die Gastemperatur kritische Werte nicht
überschreitet. Die damit verbundene unvollständige Anpas
sung der Medienströme an die Höhe der Vorerwärmung der Luft
kann in Kauf genommen werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Ansprüchen 2-4 angegeben.
Wenn bei der Ausführungsform
gemäß Patentanspruch 3 die Gasdüsen in das Zentralrohr
nahe seines stromab angeordneten Endes münden, kann das
koaxial austretende Brenngas-Luft-Gemisch unmittelbar am
Rohraustritt am Verbrennungsvorgang teilnehmen.
Ein Verfahren zum Betreiben des Gasbrenners ist im Anspruch 5
beschrieben. Durch die Maßnahme nach Anspruch 5 kann bei
großer Wärmeaustauschfläche mit einfachen Mitteln eine zwei
stufige Verbrennung realisiert werden, mittels der die Flam
mentemperatur und damit die unerwünschte Bildung von Stick
oxiden reduziert werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand von vier Ausführungsbei
spielen des Gasbrenners unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungs
beispiel des Gasbrenners gemäß Linie C-D in Fig. 2;
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Gasbrenner gemäß Linie A-B in
Fig. 1;
Fig. 3 bis 5 einen Längsschnitt durch ein zweites, drittes und viertes Ausführungsbeispiel
des Gasbrenners.
Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Gasbrenner
strömt die durch ein Rohr 1 einfließende vorerwärmte Luft
teils durch ein Brennerrohr 2 an einem mit Rippen 9 versehenen
Gasrohr 3 vorbei, teils durch ein Zentralrohr 4 in einen
Brennraum 5 ein. Die durchtretende Luftmenge ist bei gleich
bleibendem Vordruck eine Funktion des Durchflußwiderstands,
der Austrittsquerschnitte und der Lufttemperatur. Das durch
ein Rohr 6 fließende Brenngas wird im Gasrohr 3 erwärmt und
strömt über Gasdüsen 7 in den Brennraum 5 ein, wo es sich
mit dem eine Stauscheibe 8 durchfließenden Luftstrom ver
mengt und verbrennt. Bei gleichbleibendem Vordruck ist der
Gasmengendurchsatz ebenfalls eine Funktion des
Widerstands, des Austrittsquerschnitts und der Gastempera
tur.
Da die Gastemperatur der Lufttemperatur folgt, bleibt das
Verhältnis der austretenden Mengenströme nahezu gleich, weit
gehend unabhängig von der Vorwärmtemperatur der Luft. Mithin
bleibt ein einmal durch Vordrucke und geometrische Konstruk
tionsparameter vorgegebenes Mischungsverhältnis von Brenn
gas und Luft trotz Änderungen der Vorwärmtemperatur der Luft
unverändert, wenn nur der Gesamtquerschnitt der Gasdüsen 7
deutlich kleiner ist als jeder andere vor der Einmündung in
das Rohr 6 liegende Leitungsquerschnitt.
Fig. 3 zeigt einen Gasbrenner ähnlich dem in den Fig. 1
und 2 dargestellten, jedoch ist das wärmetauschende Gasrohr
3 zur Vergrößerung seiner Oberfläche gewellt ausgebildet.
Fig. 4 zeigt einen Gasbrenner, bei dem in den zentralen
Luftstrom durch Gasdüsen 10 Brenngas eingeleitet wird, das
direkt am Austritt verbrennt.
Fig. 5 zeigt einen Gasbrenner, bei dem das Brenngas in
einem aus mehreren Röhren 11 bestehenden Rekuperator vor vorgewärmt wird.
Claims (5)
1. Gasbrenner für den Betrieb mit vorerwärmter Luft, mit
einem Brennerkopf, dem Brenngas über ein Gasrohr (3), das
in den Mengenstrom des austretenden Brenngases bestimmenden
Gasdüsen (7, 10) endet, zuströmt und an dem die Luft und das
Brenngas gemischt und gezündet werden, mit einem Wärmetau
scher, der stromauf der Gasdüsen (7) angeordnet ist und in
dem das Brenngas durch die vorerwärmte Luft so stark er
wärmbar ist, daß das Mischungsverhältnis von Brenngas und
Luft, unabhängig von Änderungen der Lufttemperatur, annähernd
konstant bleibt, und mit einem Strömungsteiler, der die Luft
in zwei Teilströme aufteilt, von denen der eine am Gasrohr
(3) außen entlang strömt, dadurch gekennzeichnet, daß inner
halb des den Wärmetauscher bildenden Gasrohres (3) achspa
rallel ein Zentralrohr (4) angeordnet ist, das den anderen
der beiden Teilströme der Luft aufnimmt und zum Brennerkopf
leitet.
2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Wärmetauscher eine durch Rippen, Stifte oder Wellungen
vergrößerte Oberfläche besitzt.
3. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß Gasdüsen (10) in das Zentralrohr (4) münden.
4. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gasrohr (3) in mehrere parallele oder gewendelte Röh
ren (11) unterteilt ist.
5. Verfahren zum Betreiben des Gasbrenners nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Zentralrohr als Teilstrom
ein Anteil an der Gesamtluftmenge in Höhe von 25-50% durch
fließt, der sich erst stromab mit dem am Brennerkopf austre
tenden, mit dem anderen Teilstrom gebildeten unterstöchiome
trischen Brenngas-Luft-Gemisch vermengt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3907460A DE3907460A1 (de) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | Industrie-brenner fuer gas und warmluft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3907460A DE3907460A1 (de) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | Industrie-brenner fuer gas und warmluft |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3907460A1 DE3907460A1 (de) | 1990-09-13 |
DE3907460C2 true DE3907460C2 (de) | 1993-06-24 |
Family
ID=6375821
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3907460A Granted DE3907460A1 (de) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | Industrie-brenner fuer gas und warmluft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3907460A1 (de) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS625012A (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-12 | Chugai Ro Kogyo Kaisha Ltd | 排熱回収バ−ナ |
-
1989
- 1989-03-08 DE DE3907460A patent/DE3907460A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3907460A1 (de) | 1990-09-13 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8370 | Indication of lapse of patent is to be deleted | ||
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