DE69728746T2

DE69728746T2 - Heater with radiant tube

Info

Publication number: DE69728746T2
Application number: DE69728746T
Authority: DE
Inventors: Michael John May
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-02-04
Filing date: 1997-02-04
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2017-02-05
Also published as: DE69728746D1; EP0856706B1; EP0856706A1

Description

Diese Erfindung betrifft gasgefeuerte Strahlungsrohr-Heizanlagen und Verfahren für deren Gebrauch.These The invention relates to gas-fired radiant tube heating systems and methods for their Use.

Gasgefeuerte Strahlungsrohr-Heizvorrichtungen sind weit verbreitet, um große Innenbereiche wie beispielsweise Werkstätten, Fabriken, Warenlager und dergleichen zu heizen. Sie sind normalerweise nahe der Decke positioniert und sind angeordnet, um Wärme nach unten abzustrahlen, wobei Reflektoren vorgesehen sind, um zu verhindern, dass Wärme außer nach unten abgestrahlt wird.gas-fired Radiant tube heaters are widely used to large indoor areas such as for example, workshops, Heat factories, warehouses and the like. They are usually Positioned near the ceiling and are arranged to heat after down, with reflectors provided to prevent that heat except for is radiated down.

Ein oder mehrere Gasbrenner, abhängig von einer bestimmten Heizanforderung, sind so angeordnet, dass die davon emittierten heißen Verbrennungsprodukte in ein Trägerrohr, das eine lineare Konfiguration aufweisen oder "U"-förmig sein kann, eingeleitet werden und durch dieses hindurchströmen. Wärme von den Verbrennungsprodukten wird durch Konvektion und Leitung an das Trägerrohr übertragen, das dann die Wärme nach außen abstrahlt. Gewöhnlich sind Lüftermittel vorgesehen, um eine Strömung von Luft entlang dem Trägerrohr zu bewirken, um die heißen Verbrennungsprodukte dort entlang zu ziehen und die abgekühlten Verbrennungsprodukte aus dem Trägerrohr und aus dem Gebäude abzuführen.One or more gas burners, depending from a specific heating requirement, are arranged so that the thereof emitted hot Combustion products in a carrier tube, that have a linear configuration or be "U" shaped can be introduced, and flow through it. Heat from The combustion products are by convection and conduction to the Transfer carrier tube, that then the heat outward radiates. Usually are fan means provided a flow of air along the support tube to cause the hot ones Pull combustion products along there and the cooled combustion products from the carrier tube and from the building dissipate.

Die einfachste und billigste Form einer Heizvorrichtung umfasst einen einzigen Gasbrenner, der nach einem ähnlichen Prinzip arbeitet wie ein Bunsenbrenner und in ein einziges Strahlungsträgerrohr einmündet. Gas wird bei einem Druck von ungefähr 4 Inch Wassersäule (W.G.) (10 mbar) zu dem Brenner geleitet, und die notwendige Luft zur Verbrennung wird durch die Gasströmung bereit gestellt. Die Verbrennungsprodukte werden durch einen Lüfter an dem distalen Ende des Trägerrohrs entfernt. Manchmal ist der Lüfter benachbart zum Brenner positioniert und führt die Luft an dem Brenner bei einem Druck von ungefähr 1 Inch W.G. (2,5 mbar) oder weniger vorbei.The The simplest and cheapest form of a heating device comprises one single gas burner, which works on a similar principle as a bunsen burner and opens into a single radiation carrier tube. gas will be at a pressure of about 4 inches of water (W.G.) (10 mbar) to the burner, and the necessary air for combustion is provided by the gas flow. The combustion products be through a fan at the distal end of the support tube away. Sometimes the fan positioned adjacent to the burner and carries the air to the burner at a pressure of about 1 inch W.G. (2.5 mbar) or less over.

Oft sind zwei solche Brenner in Anlagen angeordnet, die die heißen Verbrennungsprodukte daraus in ein gemeinsames Strahlungsträgerrohr einleiten, das oft als Flammrohr bezeichnet wird.Often Two such burners are arranged in plants, which are the hot combustion products from this into a common radiation carrier tube, often is referred to as a flame tube.

Bei einer solchen Anlage, bekannt als eine Doppellinearanlage, sind zwei Brenner an den Enden des Strahlungsträgerrohrs positioniert und der Lüfter ist zu der Mitte des Rohrs positioniert.at Such a plant, known as a Doppelininearanlage, are positioned two burners at the ends of the radiation carrier tube and the Fan is positioned to the center of the tube.

Bei anderen Anlagen, wo eine größere Wärmeabgabe erforderlich ist, sind mehrere Brenner so angeordnet, dass jeder Brenner in eine separate Abzweigung oder Brennerrohr einmündet, wobei die Brennerrohre zu einem gemeinsamen Trägerrohr in einem Verbund- oder einem Fischgräten-Muster führen. Solche Anlagen können ebenfalls parallel oder hintereinander betrieben werden, um eine höhere Wärmeabgabe zu ermöglichen. Bei solchen Anlagen arbeitet der Lüfter mit einer erhöhten Geschwindigkeit, um typischerweise eine Absaugung von ungefähr 2 Inch W.G. (5 mbar) zu erzeugen, um die Verbrennungsprodukte zu entfernen.at other facilities where a greater heat dissipation is required, several burners are arranged so that each Burner merges into a separate branch or burner tube, wherein the burner tubes to a common carrier tube in a compound or herringbone pattern to lead. Such systems can also be operated in parallel or in succession to a higher heat output to enable. In such systems, the fan operates at an increased rate, typically about 2 inches W.G. (5 mbar) too generate to remove the combustion products.

Wo mehr als zwei Brenner erforderlich sind, haben solche Anlagen den Nachteil, dass es nicht möglich ist, die Wärme, die von dem Trägerrohr abgestrahlt werden soll, gleichmäßig zu verteilen, da die Positionen der Brenner relativ zu dem Trägerrohr fest sind.Where more than two burners are required, such plants have the Disadvantage that it is not possible is, the heat, that of the carrier tube should be radiated, evenly distributed, because the positions of the burners are fixed relative to the support tube.

Insbesondere, wenn gewünscht wird, die Gesamtwärmeabgabe der Anlage zu variieren, um Änderungen in der Umgebungstemperatur zu berücksichtigen, ist die Wärmeverteilung entlang dem Trägerrohr aufgrund der festen Positionen, an denen die heißen Verbrennungsprodukte in das Trägerrohr eingeleitet werden, ungleichmäßig, mit dem Ergebnis, dass verschiedene Abschnitte des Trägerrohrs verschiedene Wärmemengen abstrahlen. Des Weiteren erzeugt der vorstehend beschriebene Brennertyp, der nach dem "Bunsenbrenner-Prinzip" arbeitet, Stick- (NOx) und Kohlenoxid- (CO) Werte, die zunehmend umweltmäßig unakzeptabel sind.Especially, if desired is, the total heat emission the plant vary to changes to consider in the ambient temperature is the heat distribution along the support tube due to the fixed positions at which the hot combustion products in introduced the carrier tube be, unevenly, with the result that different sections of the support tube different amounts of heat radiate. Furthermore, the burner type described above produces which works according to the "Bunsenbrenner principle", (NOx) and carbon monoxide (CO) levels, which are increasingly environmentally unacceptable are.

Bei einem Versuch, NOx- und CO-Emissionen zu reduzieren, sind Vormischgasbrenner verwendet worden. Solche Brenner arbeiten nach dem Prinzip, wonach ein Gemisch aus Gas und Luft, das ausreichend ist, damit eine Verbrennung stattfindet (gewöhnlich ein stöchiometrisches Gemisch), typischerweise bei einem niedrigen Druck von 1 Inch W.G. (2,5 mbar) oder weniger einem Gasbrennerkopf zugeführt wird, der eine Vielzahl von Brenner-"Öffnungen" umfasst, gewöhnlich Löcher mit einem Durchmesser zwischen ungefähr 1 mm und 2 mm. Die Einführung eines Gemischs aus Gas und Luft in einen solchen Vormischbrenner hat den Effekt, dass NOx- und CO-Emissionen daraus reduziert werden.at An attempt to reduce NOx and CO emissions are premix gas burners used. Such burners work according to the principle according to which a mixture of gas and air sufficient to cause combustion takes place (usually a stoichiometric Mixture), typically at a low pressure of 1 inch W.G. (2.5 mbar) or less is supplied to a gas burner head, which includes a plurality of burner "openings", usually holes of a diameter between about 1 mm and 2 mm. The introduction a mixture of gas and air in such a premix burner has the effect of reducing NOx and CO emissions.

Anlagen sind hergestellt worden, die mehrere solcher Vormischgasbrenner, die in einem gemeinsamen Strahlungsträgerrohr angeordnet sind, enthalten. Ein Lüfter wird an dem Ende des Trägerrohrs bereitgestellt, der Luft bei einem Druck von ungefähr 6 Inch W.G. (15 mbar) saugt oder bläst, um das Gas-/Luftgemisch durch die Brenner-Öffnungen zu ziehen, um die heißen Verbrennungsprodukte entlang dem Trägerrohr zu ziehen und die Wärme dort entlang zu verteilen.Attachments have been made containing several such premix gas burners, which are arranged in a common radiation carrier tube containing. A fan is at the end of the support tube provided the air at a pressure of about 6 inches W. G. (15 mbar) sucks or blows, to draw the gas / air mixture through the burner openings to the be called Pull combustion products along the support tube and the heat along there to distribute.

Das Problem mit solchen Anlagen ist, dass es schwierig ist, eine gleichmäßige Wärmeverteilung entlang dem und Abstrahlung von dem Trägerrohr sicherzustellen, insbesondere wenn es notwendig ist, die Gesamtwärmeabgabe der Anlage zu variieren.The problem with such systems is that it is difficult to uniform heat distribution along and radiation from the support tube si especially when it is necessary to vary the total heat output of the plant.

Um die Gesamtwärmeabgabe zu variieren, muss der Betrieb des Lüfters variiert werden, um eine unterschiedliche Menge des Gas- und Luftgemischs aus den getrennten Vormischbrennern zu ziehen, und dies ändert die Länge der Verbrennungszone oder Flamme von jedem Brenner effektiv.Around the total heat tax To vary, the operation of the fan must be varied to a different one Amount of gas and air mixture from the separate premix burners to pull, and this changes the length the combustion zone or flame of each burner effectively.

Die Änderung der Länge der Verbrennungszone führt dazu, dass die Länge der Verbrennungszone bedeutend weniger oder größer ist als der Abstand zwischen benachbarten Brennern (der fest ist). In der vorherigen Situation werden wechselnde "heiße" und "kalte" Zonen erzeugt, wo das Trägerrohr verschiedene Wärmemengen abstrahlt, das heißt die Strahlungswärmeverteilung ist ungleichmäßig.The change the length the combustion zone leads to that the length the combustion zone is significantly less or greater than the distance between adjacent burners (which is fixed). In the previous situation alternating "hot" and "cold" zones are created where the carrier tube different amounts of heat radiates, that is the radiation heat distribution is uneven.

Wo die Länge der Verbrennungszone den Abstand zwischen benachbarten Brennern übersteigt, stören die heißen Verbrennungsprodukte von einem Brenner den in dem nachfolgenden Brenner stattfindenden Verbrennungsprozess, was sowohl zu einer ungleichmäßigen Strahlungswärmeverteilung als auch zu einer unerwünschten Erhöhung der NOx- und CO-Emissionen führt.Where the length the combustion zone exceeds the distance between adjacent burners, to disturb the hot ones Combustion products from a burner in the following Burner combustion process, resulting in both a nonuniform radiant heat distribution as also to an undesirable increase NOx and CO emissions.

Versuche des Stands der Technik diese Probleme zu lösen beinhalten die Variierung des Durchmessers oder des Materials des Trägerrohrs; diese führen zu einer unnötig komplizierten und teuren Anlagenanordnung und -herstellung.tries In the prior art, solving these problems involves variation the diameter or material of the support tube; these lead to one unnecessary complicated and expensive plant layout and manufacturing.

Des Weiteren kommt diese kühlere Luft in solchen Strahlungsheizanlagen vom "Vormischgasbrenner"-Typ, da Luft bei Umgebungstemperatur induziert wird, um an jedem Gasbrennerkopf vorbei zu strömen, um das Gas-/Luftgemisch daraus zu ziehen, mit der Verbrennungszone in Berührung, und die Interaktion zwischen kühler Luft und den heißen Verbrennungsprodukten in der oder benachbart zur Verbrennungszone erzeugt NOx- und CO-Emissionen, und diese werden erhöht, wenn die Umgebungsluft-Durchflussrate erhöht wird, um die Wärmeabgabe der Anlage zu variieren. Daher, obwohl ein Vormischgasbrenner NOx- und CO-Emissionen grundsätzlich reduziert, verringern bekannte Vormischgasbrenner-Strahlungsheizungsanlagen diese unerwünschten Emissionen nicht effektiv.Of Further comes this cooler Air in such "premixed gas burner" type radiant heating systems as air at ambient temperature is induced to flow past each gas burner head to draw the gas / air mixture from it, with the combustion zone in touch, and the interaction between cooler Air and the hot products of combustion in or adjacent to the combustion zone produces NOx and CO emissions, and these are raised, when the ambient air flow rate is increased, the heat output to vary the plant. Therefore, although a premix gas burner is NOx and CO emissions basically reduces known premixed gas burner radiant heating systems these unwanted Emissions not effective.

US-A-4848315 offenbart Vorrichtungen, um erwärmte Luft einem Luftstrom zuzuführen, umfassend ein erstes Luftstromrohr mit einem Einlass und einem Auslass, ein Gebläse, um Luft durch das Rohr zu dem ersten Rohrauslass zu drücken, und ein zweites Luftstromrohr mit einem Einlass, einem Auslass, und einer Brennerkammer zwischen dem Einlass und Auslass, wobei der zweite Rohrauslass mit dem ersten Rohr stromabwärts des Gebläses verbunden ist, um Atmosphärenluft durch das zweite Rohr durch einen Luftstrom durch das erste Rohr zu ziehen. Ein Gasbrenner, der eine Vielzahl von Brennerrohren auf einem Verteiler umfassen kann, ist in der Brennerkammer angeordnet. Der Gasbrenner ist kein Vormischbrenner.US-A-4848315 discloses devices to heat To supply air to an air stream, comprising a first air flow tube having an inlet and an outlet, a fan, to push air through the pipe to the first pipe outlet, and a second air flow tube having an inlet, an outlet, and a burner chamber between the inlet and outlet, wherein the second pipe outlet is connected to the first pipe downstream of the fan, around atmospheric air through the second tube by a flow of air through the first tube to draw. A gas burner, holding a variety of burner tubes on one Distributor is disposed in the burner chamber. Of the Gas burner is not a premix burner.

EP-A-169689 offenbart eine gasgefeuerte Strahlungsrohr-Heizanlage, die einen oder mehrere Vormischgasbrenner, ein Strahlungsträgerrohr und Lüftermittel zum Bewirken einer Strömung von Trägerluft umfasst, worin der oder jeder Gasbrenner in einem Brennerrohr positioniert ist, wobei ein Ende jedes Brennerrohrs an das Trägerrohr angeschlossen ist, so dass die heißen Verbrennungsprodukte der Brenner ab dem Brennerrohr in das und entlang dem Trägerrohr durch die Strömung der Trägerluft gezogen werden. Ein Ende des Trägerrohrs ist geschlossen und Trägerluft wird in die Heizanlage um die Vormischbrenner eingeführt.EP-A-169689 discloses a gas-fired radiant tube heating system having a or more premix gas burners, a radiation carrier tube and fan means for effecting a flow of carrier air wherein the or each gas burner is positioned in a burner tube with one end of each burner tube connected to the support tube, so the hot ones Combustion products of the burner from the burner tube into and along the carrier tube through the flow the carrier air to be pulled. One end of the support tube is closed and carrier air is introduced into the heating system around the premix burners.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine gasgefeuerte Strahlungsrohr-Heizanlage bereitgestellt, die einen oder mehrere Vormischgasbrenner, ein Strahlungsträgerrohr und Lüftermittel zum Bewirken einer Strömung von Trägerluft in ein Ende des Trägerrohrs und dort entlang umfasst, worin der oder jeder Gasbrenner in einem Brennerrohr positioniert ist, ein Ende jedes Brennerrohrs an das Trägerrohr angeschlossen ist, so dass die heißen Verbrennungsprodukte des Brenners (der Brenner), durch die Strömung der Trägerluft, ab dem(n) Brennerrohr(en) in das und entlang dem Trägerrohr gezogen werden, die Anlage außerdem Mittel zum Leiten eines Anteils der heißen Gase, die aus dem Trägerrohr ausgestoßen werden, zu dessen Stromaufwärtsende umfasst, so dass wenig oder keine Umgebungsluft in die Endentlüftungsöffnung 41 gezogen wird und das von der Anlage entfernte Gasvolumen gleich dem Gasvolumen und der verbrannten Verbrennungsluft ist.According to the present invention, there is provided a gas-fired radiant tube heating system including one or more premixed gas burners, a radiant tube and fan means for effecting a flow of carrier air into and along one end of the support tube, wherein the or each gas burner is positioned in a burner tube At the end of each burner tube is connected to the carrier tube, so that the hot combustion products of the burner (the burner), drawn by the flow of carrier air from the (n) burner tube (s) in and along the support tube, the system also means for Directing a portion of the hot gases expelled from the carrier tube to the upstream end thereof, so that little or no ambient air into the final vent port 41 is pulled and the gas volume removed from the system is equal to the gas volume and the combustion air burned.

Die Anordnung der Erfindung ermöglicht, dass die von dem Trägerrohr abgestrahlte Gesamtwärme einfach variiert wird und entlang dem Trägerrohr gleichmäßig verteilt wird, indem die Durchflussrate der Trägerluft und/oder die Menge des Gas-/Luftgemischs, das dem oder jedem Brenner zugeführt wird, variiert wird.The Arrangement of the invention allows that that of the carrier tube radiated total heat is simply varied and evenly distributed along the support tube is determined by the flow rate of the carrier air and / or the amount the gas / air mixture supplied to the or each burner, is varied.

Vorzugsweise ist die Länge des oder jedes Brennerrohrs größer oder gleich der Maximallänge der Verbrennungszone des damit assoziierten Gasbrenner. Dies stellt sicher, dass die kühlere Umgebungsluft nicht mit den heißen Verbrennungsprodukten in der Verbrennungszone in Berührung kommt, bis die Verbrennung abgeschlossen ist, wodurch NOx- und CO-Emissionen verringert werden.Preferably is the length of the or each burner tube larger or equal to the maximum length of the Combustion zone of the associated gas burner. This poses sure the cooler Ambient air not with the hot ones Combustion products in the combustion zone comes into contact until the combustion is complete, reducing NOx and CO emissions be reduced.

Vorzugsweise ist der oder jeder Brenner an dem Ende des Brennerrohrs fern dem Trägerrohr angeordnet, wobei jenes Ende des Brennerrohrs geschlossen ist, um jegliches Eindringen von Luft in dieses zu verhindern, benachbart zu dem Brenner und/oder zu der Verbrennungszone.Preferably, the or each burner is on the end of the burner tube remote from the support tube, with that end of the burner tube closed to prevent any ingress of air into it, adjacent to the burner and / or to the combustion zone.

Bei erfindungsgemäßen Anlagen, die zwei oder mehrere Brennerrohre umfassen, werden die heißen Verbrennungsprodukte von jedem Brenner getrennt in das Trägerrohr eingeleitet und vermischen sich gleichmäßig mit der Trägerluft. Es ist daher möglich sicherzustellen, dass die Wärmeverteilung innerhalb des Trägerrohrs und die folgende Wärmeabstrahlung von diesem gleichmäßig entlang dem Trägerrohr durch Anpassen der Durchflussrate der Trägerluft verteilt wird. Da zudem die heißen Verbrennungsprodukte von einem Brenner nicht mit der Verbrennungszone des benachbarten Brenners in Berührung kommen, weil die Verbrennung in den Brennerrohren abgeschlossen ist, werden die NOx- und CO-Emissionen verringert. Diese Emissionen werden auch verringert, indem Luft daran gehindert wird, in die Brennerrohre außer in dem Gas-/Luftgemisch, das durch den Vormischgasbrenner strömt, einzudringen. Schließlich kann der Abstand zwischen benachbarten Brennerrohren bei jeder Anlage optimiert werden, abhängig von solchen Variablen wie die individuelle Brennerwärmeabgabe, die Größe und das Material des Trägerrohrs und die Durchflussrate der Trägerluft, um eine gleichmäßige Strahlungswärmeverteilung entlang dem Trägerrohr über den Bereich der Betriebsbedingungen für die Anlage sicherzustellen.at plants according to the invention, which include two or more burner tubes, become the hot products of combustion separated from each burner introduced into the support tube and mix evenly with the carrier air. It is therefore possible ensure that the heat distribution inside the carrier tube and the following heat radiation from this evenly along the support tube is distributed by adjusting the flow rate of the carrier air. In addition the hot ones Combustion products from a burner not with the combustion zone the adjacent burner in contact come because the combustion in the burner tubes completed is, the NOx and CO emissions are reduced. These emissions will be Also, by preventing air from entering the burner tubes except in the gas / air mixture passing through the premix gas burner. After all the distance between adjacent burner tubes can be optimized for every plant become dependent of such variables as the individual burner heat output, the size and that Material of the carrier tube and the flow rate of the carrier air, for a uniform radiation heat distribution along the support tube over the Range of operating conditions for the installation.

Für einen Vormischgasbrenner mit einer Wärmeabgabe von zwischen 10 kW und 60 kW beträgt die Länge des Brennerrohrs vorzugsweise zwischen 0,2 m und 1,5 m. Geeigneterweise weist das Brennerrohr den gleichen Durchmesser auf dem Trägerrohr auf, gewöhnlich zwischen 50 und 200 mm, um die Herstellung der Anlage zu erleichtern und deren Kosten zu reduzieren.For one Premix gas burner with a heat output of between 10 kW and 60 kW, the length of the burner tube is preferably between 0.2 m and 1.5 m. Suitably, the burner tube the same diameter on the support tube, usually between 50 and 200 mm to facilitate the manufacture of the plant and to reduce their costs.

Es kann einen einzigen Gasbrenner in jedem Brennerrohr geben, oder jedes Brennerrohr kann mehrere Gasbrenner enthalten, vorausgesetzt, diese sind relativ zu einander so angeordnet, dass deren Verbrennungszonen nicht interferieren, beispielsweise durch Positionieren der Brenner Seite an Seite und/oder durch Anordnung von Trennwänden zwischen den Brennern oder durch Anordnen jedes Brenners in einem getrennten Rohr, das in das Brennerrohr führt.It can give a single gas burner in each burner tube, or each burner tube may contain several gas burners, provided these are arranged relative to each other so that their combustion zones do not interfere, for example by positioning the burners Side by side and / or by arranging partitions between the burners or by placing each burner in a separate Pipe leading into the burner tube.

Bei Mehrfachbrenneranlagen können die Brenner und Brennerrohre parallel zum Trägerrohr in einem Fischgräten-Muster sein, oder sie können senkrecht dazu verbunden werden oder in irgendeiner Zwischenkonfiguration angeordnet sein.at Multiple burner systems can the burners and burner tubes parallel to the support tube in a herringbone pattern be, or they can be vertical to be connected to or in any intermediate configuration be arranged.

Wie im Stand der Technik bekannt, können Abschnitte des Trägerrohrs aus verschiedenen Materialien gebildet und/oder mit einer Wärmeisolierung überzogen sein, um die Strahlungsemission des Trägerrohrs zu variieren. Diese Techniken können auch auf die Brennerrohre angewandt werden, um die Übertragung von Wärme zu den Wärmeabstrahlungsabschnitten des Trägerrohrs zu optimieren.As Known in the art, sections may of the carrier tube made of different materials and / or coated with a thermal insulation be to vary the radiation emission of the support tube. These Techniques can also be applied to the burner tubes to the transmission of heat to the heat radiating sections of the carrier tube to optimize.

Die Erfindung wird nun an einem Beispiel und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:The Invention will now be described by way of example and with reference to the accompanying drawings described in which:

1 eine schematische Zeichnung eines Gasbrenners gemäß dem Stand der Technik ist; 1 is a schematic drawing of a gas burner according to the prior art;

2a bis 2g schematische Zeichnungen von Strahlungsrohr-Heizanlagen gemäß dem Stand der Technik sind, die Brenner des in 1 gezeigten Typs enthalten; 2a to 2g schematic drawings of radiant tube heating systems according to the prior art, the burners of the in 1 included type;

3 eine schematische Zeichnung eines Vormischgasbrenners gemäß dem Stand der Technik ist; 3 is a schematic drawing of a premix gas burner according to the prior art;

4 eine schematische Zeichnung einer Strahlungsrohr-Heizanlage ist, die Vormischgasbrenner wie in 3 gezeigt enthält; und 4 a schematic drawing of a radiant tube heating system is the Vormischgasbrenner as in 3 contains shown; and

5 eine schematische Zeichnung einer gasgefeuerten Strahlungsrohr-Heizanlage gemäß der Erfindung ist. 5 a schematic drawing of a gas-fired radiant tube heating system according to the invention.

1 zeigt einen Gasbrenner 1 nach dem Stand der Technik, der nach dem "Bunsenbrenner-Prinzip" arbeitet. Gas wird bei einem Druck von ungefähr 10 mbar einer Düse 3 innerhalb eines Gehäuses 5 zugeführt, das mit einem Strahlungsträgerrohr 7 verbunden ist. Die Strömung von Gas bewirkt, dass Luft entlang der Richtung der Pfeile 9 strömt oder eine Verbrennung stattfindet, wobei die heißen Verbrennungsprodukte entlang dem Trägerrohr 7 in Richtung des Pfeils 11 strömen. Eine Leitwand 10 ist benachbart zu der Düse 3 vorgesehen, um den Verbrennungsprozess zu fördern. 1 shows a gas burner 1 according to the prior art, which works on the "Bunsen burner principle". Gas becomes at a pressure of about 10 mbar of a nozzle 3 within a housing 5 supplied with a radiation carrier tube 7 connected is. The flow of gas causes air to move along the direction of the arrows 9 flows or combustion takes place, the hot combustion products along the support tube 7 in the direction of the arrow 11 stream. A baffle 10 is adjacent to the nozzle 3 provided to promote the combustion process.

Ein Lüfter 13 wird verwendet, um den Strom der heißen Verbrennungsprodukte entlang dem Trägerrohr 7 zu fördern und den Verbrennungsprozess zu leeren. Der Lüfter 13 kann an dem distalen Ende des Trägerrohrs 7 (siehe 2a und 2c) oder innerhalb des Gehäuses 5 angebracht sein (wie in 2b und 2d gezeigt, wobei das kombinierte Gehäuse und Lüfter als 1' bezeichnet sind). Einfache gasgefeuerte Strahlungsrohr-Heizanlagen umfassen nur einen solchen Brenner und können ein Trägerrohr mit einer U-Konfiguration (2a und 2b) aufweisen oder es kann linear sein (2c und 2d).A fan 13 is used to control the flow of hot combustion products along the carrier pipe 7 to promote and to empty the combustion process. The fan 13 may be at the distal end of the support tube 7 (please refer 2a and 2c ) or inside the case 5 be appropriate (as in 2 B and 2d shown, with the combined housing and fan as 1' are designated). Simple gas-fired radiant tube heating systems comprise only one such burner and can be a support tube with a U-configuration ( 2a and 2 B ) or it may be linear ( 2c and 2d ).

2e zeigt eine Anlage mit einer Doppellinearkonfiguration, bei der zwei Gasbrenner 1 in ein gemeinsames lineares Trägerrohr 7 einmünden, wobei ein Lüfter 13 in der Mitte des Trägerrohrs vorgesehen ist, um die Verbrennungsprodukte dort entlang zu ziehen und diese aus der Anlage abzusaugen. 2e shows a plant with a Doppelli near configuration, where two gas burners 1 in a common linear support tube 7 open, with a fan 13 is provided in the middle of the support tube to pull the combustion products along there and to suck them out of the plant.

2f zeigt eine Mehrfachbrenneranlage, bei der die einzelnen Gasbrenner in separaten Zweigrohren 15 in einer parallelen Fischgräten-Konfiguration relativ zu den Trägerrohren 7 angeordnet sind, die in einen einzigen Lüfter 13 einmünden. 2f shows a multiple burner system in which the individual gas burners in separate branch pipes 15 in a parallel herringbone configuration relative to the support tubes 7 arranged in a single fan 13 open out.

2g zeigt was als eine Verbundanlage bekannt ist, bei der einzelne Brenner 1 in separate Zweigrohre 15 einmünden, die senkrecht zu dem Hauptträgerrohr 7 sind. 2g shows what is known as a composite system in which individual burners 1 in separate branch pipes 15 open out, perpendicular to the main support tube 7 are.

Bei jeder der in 2a bis 2g gezeigten Ausführungsformen wird Luft erlaubt, in das Brennergehäuse 5 einzudringen, damit eine Verbrennung stattfinden kann, und eine solche Anordnung führt zu unerwünschten NOx- und CO-Emissionen.At each of the in 2a to 2g shown embodiments, air is allowed into the burner housing 5 penetrate for combustion to take place, and such an arrangement results in undesirable NOx and CO emissions.

Bei den Mehrfachbrenneranlagen sind die Längen der Zweigrohre und die Abstände zwischen den Brennern eingestellt, um die Verteilung der von dem Trägerrohr abgestrahlten Wärme bei einer bestimmten Gesamtwärmeabgabe oder Temperatur zu optimieren. Wenn gewünscht wird, die Gesamtwärmeabgabe der Anlage zu variieren, wird die Menge des zugeführten Gases variiert. Der Betrieb des Lüfters kann ebenso variiert werden, um die Durchflussrate der Luft und heißen Verbrennungsprodukte entlang dem Trägerrohr zu ändern, um eine konstante Verteilung der Wärmeabstrahlung dort entlang zu erhalten. Dies ist jedoch relativ ineffektiv, da das Variieren der Luftdurchflussrate den Verbrennungsprozess in jedem Brenner wesentlich beeinflussen kann. Daher sind Anlagen nach dem Stand der Technik, die solche Gasbrenner verwenden, nur effektiv bei der Bereitstellung einer gleichmäßigen Verteilung von Strahlungswärme bei einer vorgegebenen Gesamtwärmeabgabe oder Temperatur oder in einem begrenzten Bereich davon.at The multiple burner systems are the lengths of the branch pipes and the distances set between the burners to the distribution of the support tube radiated heat for a given total heat release or to optimize temperature. If desired, the total heat output vary the system, the amount of gas supplied varied. The operation of the fan can also be varied to the flow rate of the air and be called Change combustion products along the support tube to a constant distribution the heat radiation to get along there. However, this is relatively ineffective since varying the air flow rate the combustion process in each burner can significantly affect. Therefore, plants are after The prior art using such gas burners only effective in providing a uniform distribution of radiant heat a predetermined total heat output or temperature or in a limited range thereof.

Ein Vormischgasbrenner 21 wird in 3 gezeigt und es wird im Allgemeinen anerkannt, dass er niedrigere NOx- und CO-Emissionen zur Folge hat. Gas 23 und Luft 25 wird in einen Brennerkopf 29 eingeleitet, gewöhnlich in einem stöchiometrischen Verhältnis. Das Gas-/ Luftgemisch 27 strömt aus einer Vielzahl von Löchern 31 mit einem Durchmesser von zwischen 1 und 2 mm und erzeugt eine Flamme 33, deren Länge teilweise von dem Gas-/ Luftdruck und vornehmlich von der Durchflussrate der Luft, die den Brennerkopf 29 in Richtung der Flamme 33 passiert, bestimmt wird.A premix gas burner 21 is in 3 and it is generally accepted that it results in lower NOx and CO emissions. gas 23 and air 25 gets into a burner head 29 introduced, usually in a stoichiometric ratio. The gas / air mixture 27 flows out of a multitude of holes 31 with a diameter of between 1 and 2 mm and produces a flame 33 whose length is partly determined by the gas / air pressure and primarily by the flow rate of air passing through the burner head 29 in the direction of the flame 33 happens, is determined.

4 zeigt eine typische Strahlungsrohr-Heizanlage, die mehrere Vormischgasbrenner 21 enthält. Der Brennerkopf 29 eines jeden Brenners 21 ist in einem gemeinsamen Trägerrohr 7 positioniert (zwei parallele Trägerrohre sind dargestellt). Luft wird durch einen Lüfter 13 in die Trägerrohre 7 an deren Enden 35 gezogen, der einen Sog von ungefähr 15 mbar bereitstellt. Diese "Trägerluft" strömt entlang dem Trägerrohr 7 und zieht das Gasgemisch 27 aus den Brennerköpfen 29 und zieht die Flamme oder Verbrennungszone und die heißen Produkte der Verbrennung entlang dem Trägerrohr 7 zu dem Lüfter 13. 4 shows a typical radiant tube heating system containing multiple premixed gas burners 21 contains. The burner head 29 of every burner 21 is in a common carrier tube 7 positioned (two parallel support tubes are shown). Air is through a fan 13 in the carrier tubes 7 at the ends 35 pulled, which provides a suction of about 15 mbar. This "carrier air" flows along the carrier tube 7 and pulls the gas mixture 27 from the burner heads 29 and draws the flame or combustion zone and the hot products of combustion along the support tube 7 to the fan 13 ,

Um die Gesamtwärmeabgabe der Anlage in 4 zu variieren, wird die Durchflussrate der Trägerluft verändert. Dies variiert die Menge des Gases/der Luft, das/die durch die Brennerköpfe 29 gezogen wird, was deren Gesamtwärmeabgabe ändert und auch die Länge der Verbrennungszone variiert. Wird die Verbrennungszone wesentlich verlängert, beeinflussen die Verbrennungsprodukte von einem Brennerkopf 29 die Verbrennung im nächsten Brennerkopf 29. Wird die Verbrennungszone wesentlich verkürzt, übertragen die heißen Verbrennungsprodukte von einem Brennerkopf 29 all ihre Wärme an das Trägerrohr 7, bevor der nächste Brennerkopf 29 erreicht wird. Dementsprechend können Anlagen von dem in 4 gezeigten Typ keine gleichmäßige Strahlungswärmeverteilung entlang der Länge des Trägerrohrs 7 über mehr als einen sehr begrenzten Temperaturbereich oder eine Gesamtstrahlungswärmeabgabe erzeugen. Zudem führt die Störwirkung der heißen Verbrennungsprodukte von einem Brennerkopf 29 auf den Verbrennungsprozess im nächsten Brennerkopf 29 zu einer unerwünschten Erhöhung der NOx- und CO-Emissionen.To the total heat output of the plant in 4 to vary, the flow rate of the carrier air is changed. This varies the amount of gas / air passing through the burner heads 29 which changes their overall heat output and also varies the length of the combustion zone. If the combustion zone is significantly prolonged, the combustion products from a burner head will affect 29 the combustion in the next burner head 29 , When the combustion zone is significantly shortened, the hot combustion products transfer from a burner head 29 all their heat to the support tube 7 before the next burner head 29 is reached. Accordingly, investments may be made by the in 4 type no uniform radiation heat distribution along the length of the support tube 7 generate over more than a very limited temperature range or total radiant heat output. In addition, the interference effect of the hot combustion products of a burner head 29 on the combustion process in the next burner head 29 to an undesirable increase in NOx and CO emissions.

Bei der in 5 gezeigten gasgefeuerten Strahlungsrohr-Heizanlage gemäß der Erfindung ist ein Vormischbrenner 21 (zwei werden gezeigt) an dem Ende eines Brennerrohrs 37 angeordnet. Jedes Brennerrohr 37 mündet in ein gemeinsames Trägerrohr 7 ein, entlang welchem Luft durch einen Lüfter (nicht gezeigt) in Richtung der Pfeile 35 zum Strömen gebracht wird. Der Lüfter ist vorzugsweise an dem Stromabwärtsende 39 des Trägerrohrs 7 positioniert und ist angepasst, um Luft in das Stromaufwärtsende oder in die Endentlüftungsöffnung 41 des Trägerrohrs 7 zu ziehen (obwohl der Lüfter ebenso an dem Stromaufwärtsende 41 des Trägerrohrs 7 positioniert sein könnte und Luft in Richtung der Pfeile 35 blasen könnte). Der Luftstrom entlang dem Trägerrohr 7 erzeugt einen niedrigen Druck in jedem der Brennerrohre 37, das das Gas-/Luftgemisch aus den Brennern 21 zieht. Das Variieren der Lüftergeschwindigkeit variiert den Druckabfall an den Enden der Brennerrohre 37 und somit die Menge des aus den Brennern 21 gezogenen Gas-/ Luftgemischs. Es ist daher möglich, die Gesamtwärmeabgabe der Brenner 21 und die Brennerrohrtemperatur einfach durch Variieren der Lüftergeschwindigkeit zu variieren. Der gleiche Effekt kann erzeugt werden, indem die Luftmenge, die fähig ist, in das Stromaufwärtsende 41 des Trägerrohrs 7 einzudringen, durch Mittel variiert wird, die seine Querschnittsfläche variieren, wie zum Beispiel eine motorisierte oder an einem Dämpfer befestigte variable Drossel. Eine größere Steuerung der Gesamtwärmeabgabe und der Brennerrohrtemperatur kann erreicht werden, indem sowohl die Lüftergeschwindigkeit als auch die Luftmenge, der erlaubt ist, in die Endentlüftungsöffnung 41 einzudringen, variiert werden.At the in 5 shown gas fired radiant tube heating system according to the invention is a premix burner 21 (two are shown) at the end of a burner tube 37 arranged. Every burner tube 37 flows into a common carrier tube 7 along which air is caused to flow by a fan (not shown) in the direction of arrows 35. The fan is preferably at the downstream end 39 of the carrier tube 7 positioned and is adapted to air in the upstream end or in the final vent 41 of the carrier tube 7 to pull (though the fan also at the upstream end 41 of the carrier tube 7 could be positioned and air in the direction of the arrows 35 could blow). The air flow along the carrier tube 7 creates a low pressure in each of the burner tubes 37 containing the gas / air mixture from the burners 21 draws. Varying the fan speed varies the pressure drop across the ends of the burner tubes 37 and thus the amount of the burners 21 drawn gas / air mixture. It is therefore possible, the total heat output of the burner 21 and to vary the burner tube temperature simply by varying the fan speed. Of the same effect can be generated by the amount of air that is capable in the upstream end 41 of the carrier tube 7 is varied by means which vary its cross-sectional area, such as a motorized or damper-mounted variable throttle. Greater control of the total heat output and burner tube temperature can be achieved by having both the fan speed and the amount of air allowed in the final vent 41 to be varied.

Das Brennerrohr 37 hat eine ausreichende Länge, um die Maximallänge der von dem Brenner 21 geschaffenen Verbrennungszone zu überschreiten, so dass nur heiße Verbrennungsprodukte aus jedem Brennerrohr 37 herauskommen und sich mit der Trägerluft mischen. Wegen der jeweiligen Strömungsrichtungen gibt es keine Möglichkeit zur Interferenz zwischen Verbrennungsprozessen in benachbarten Brennern 21, und, um die Gesamtwärmeabgabe der Anlage zu variieren, ist es nur notwendig, die Durchflussrate der Trägerluft anzupassen. Da sich die heißen Verbrennungsprodukte, die aus jedem Brennerrohr 37 herauskommen, mit der Trägerluft mischen, kann eine gleichmäßige Verteilung der Strahlungswärme entlang dem Trägerrohr 7 bei jeder gewünschten Gesamtwärmeabgabe erreicht werden.The burner tube 37 has a sufficient length to the maximum length of the burner 21 created combustion zone, leaving only hot combustion products from each burner tube 37 come out and mix with the carrier air. Because of the respective flow directions, there is no possibility for interference between combustion processes in adjacent burners 21 , and to vary the overall heat output of the plant, it is only necessary to adjust the flow rate of the carrier air. Because the hot combustion products coming out of each burner tube 37 come out, mix with the carrier air, a uniform distribution of radiant heat along the support tube 7 be achieved at any desired total heat output.

Die Leistung der Anlage kann durch Vorheizen der Luft, die in die Endentlüftungsöffnung 41 des Trägerrohrs 7 eindringt, und/ oder der Luft, die mit dem Gas gemischt wird, bevor sie aus den Brennern 21 gezogen wird, verbessert werden. Dieses Vorheizen kann mit der heißen Luft und den heißen Abgasen, die aus dem Stromabwärtsende 39 des Trägerrohrs 7 ausgestoßen werden, mittels einem Wärmetauscher oder Rekuperator (nicht gezeigt), wie im Stand der Technik bekannt, durchgeführt werden.The performance of the plant can be achieved by preheating the air flowing into the exhaust vent 41 of the carrier tube 7 penetrates, and / or the air, which is mixed with the gas before leaving the burners 21 is pulled, to be improved. This preheating can be done with the hot air and the hot exhaust gases coming from the downstream end 39 of the carrier tube 7 can be discharged by means of a heat exchanger or recuperator (not shown) as known in the art.

Gemäß der Erfindung wird ein Teil der heißen Luft und heißen Abgase, die von dem Stromabwärtsende 39 des Trägerrohrs 7 ausgestoßen werden, zu dem Stromaufwärtsende 41 gelenkt, wobei die Gase, die durch die Anlage entlang der gestrichelten Linie 43 in 5 strömen, wenigstens teilweise recycelt werden. Idealerweise wird genügend von dem aus dem Stromabwärtsende 39 ausgestoßenen heißen Gases in das Stromaufwärtsende 41 des Trägerrohrs zurückgeleitet, so dass wenig oder keine Umgebungsluft in die Endentlüftungsöffnung 41 gezogen wird, und das von der Anlage entfernte Gasvolumen ist gleich dem Gasvolumen und der verbrannten Verbrennungsluft.According to the invention, a portion of the hot air and hot exhaust gases from the downstream end 39 of the carrier tube 7 be ejected to the upstream end 41 steered, with the gases passing through the plant along the dashed line 43 in 5 flow, at least partially recycled. Ideally, there will be enough of that from the downstream end 39 ejected hot gas into the upstream end 41 returned to the support tube, so that little or no ambient air into the Endentlüftungsöffnung 41 is pulled, and the gas volume removed from the system is equal to the gas volume and the combustion air burned.

Es ist für den Fachmann klar, dass das Konzept der Steuerung der Durchflussrate der Trägerluft, um die Gesamtwärmeabgabe und die Brennerrohrtemperatur zu steuern, in Verbindung mit dem Konzept des Vorheizens der Endentlüftungsöffnungsluft und/oder der mit dem Gas in den Brennern 21 gemischten Luft und dem Konzept des Recycelns der aus dem Trägerrohr 7 ausgestoßenen heißen Gase verwendet werden kann, um eine sehr gut steuerbare und effiziente Strahlungsrohr-Heizanlage bereitzustellen.It will be appreciated by those skilled in the art that the concept of controlling the flow rate of the carrier air to control the total heat output and the burner tube temperature, in conjunction with the concept of preheating the final vent air and / or with the gas in the burners 21 mixed air and the concept of recycling the out of the carrier pipe 7 discharged hot gases can be used to provide a very well controllable and efficient radiant tube heating system.

5 zeigt eine einzelne Anlage mit Fischgräten-Konfiguration. Es ist klar, dass die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auf Anlagen mit einer beliebigen Anzahl von Brennern in beispielsweise parallelen oder verbundenen Konfigurationen oder einer Zwischenkonfiguration zwischen einem Verbund- und Fischgräten-Muster (wie in 2f und 2g gezeigt) angewandt werden können. 5 shows a single plant with herringbone configuration. It will be understood that the principles of the present invention apply to installations with any number of burners in, for example, parallel or connected configurations or an intermediate configuration between a composite and herringbone pattern (as in FIG 2f and 2g shown) can be applied.

Der Abstand zwischen benachbarten Brennerrohren ist eine Sache der Ausführung, abhängig von der Brennerwärmeabgabe, der Größe und des Materials des Brenners und der Brennerrohre und der Durchflussrate der Trägerluft, oder deren Weglänge. Bei einer typischen Anlage, bei der die Brennerabgabe zwischen 10 kW und 60 kW variiert, sollte die Länge des Brennerrohrs zwischen 0,2 m und 1,5 m betragen.Of the Distance between adjacent burner pipes is a matter of achievement, depending on the burner heat output, the size and the Material of the burner and the burner tubes and the flow rate the carrier air, or their path. In a typical system where the torch output is between 10 kW and 60 kW varies, the length of the burner tube should be between 0.2 m and 1.5 m.

Die Brennerrohre können thermisch isoliert sein, um die Wärme, die an das Trägerrohr weitergeleitet wird, zu maximieren, und eine Wärmeisolierung und Materialien unterschiedlicher Wärmeleitung und/oder unterschiedlichen Strahlungs-Emissionsvermögens können für die Trägerrohre verwendet werden, wie im Stand der Technik bekannt.The Burner tubes can be thermally insulated to remove heat from the support tube is forwarded to maximize, and a thermal insulation and materials different heat conduction and / or Different radiation emissivities can be used for the support tubes used as known in the art.

Die Erfindung ist im Verhältnis zu einem einzelnen, in einem Brennerrohr positionierten Vormischgasbrenner beschrieben worden. Es ist klar, dass zwei oder mehrere Brenner Seite an Seite in jedem Brennerrohr bereitgestellt werden können, und vorausgesetzt, dass diese so angeordnet sind, dass sich benachbarte Verbrennungszonen nicht stören, dann würde eine solche Anordnung die gleichen Vorteile wie die oben beschriebene Erfindung bieten. Zudem ermöglicht eine solche Anordnung die Änderung der Gesamtwärmeabgabe, die über einen größeren Bereich ausgeführt werden soll, einfach durch Abschalten von einem oder mehreren der Gasbrenner in dem Verbrennungsrohr durch Unterbrechen der Zufuhr des Gas-/Luftgemischs dorthin.The Invention is in proportion to a single premix gas burner positioned in a burner tube been described. It is clear that two or more burners Can be provided side by side in each burner tube, and provided that that these are arranged so that adjacent combustion zones do not disturb, then would one such arrangement has the same advantages as those described above Invention provide. In addition allows such an arrangement is the change of Total heat output, the above a larger area accomplished simply by switching off one or more of the Gas burner in the combustion tube by interrupting the supply of the gas / air mixture there.

Claims

A gas-fired radiant tube heating system containing one or more premixed gas burners ( 21 ), a radiation carrier tube ( 7 ) and fan means ( 13 ) to cause a flow of carrier air ( 35 ) in one end of the support tube and along there, wherein the or each gas burner ( 21 ) in a burner tube ( 37 ) is positioned, one end of each burner tube is connected to the support tube, so that the hot In addition, the combustion products of the burner (the burner) through which the carrier air flows are drawn into and along the support tube from the burner tube (s), the system also includes means for directing a portion of the hot gases expelled from the support tube with its upstream end, so that little or no ambient air into the Endentlüftungsöffnung ( 41 ) and the volume of gas removed from the system is equal to the volume of gas and combustion air burned.

A plant as claimed in claim 1, wherein the length of each burner tube ( 37 ) greater than or equal to the maximum length of the combustion zone from the associated gas burner ( 21 ).

An apparatus as claimed in claim 1 or 2, wherein two or more gas burners ( 21 ) in each burner tube ( 37 ) are positioned and arranged relative to each other so that their combustion zones do not interfere.

A plant as claimed in any preceding claim comprising three or more burner tubes ( 37 ), wherein the distances between adjacent burner tubes, at the point where they are with the support tube ( 7 ), are essentially the same.

An apparatus as claimed in any preceding claim, wherein the or each gas burner ( 21 ) at the end of the burner tube (s) ( 37 ) away from the support tube ( 7 ) is positioned.

A plant as claimed in any preceding claim, wherein the end of the or each burner tube ( 37 ) away from the support tube ( 7 ) is closed to prevent the ingress of air into it.

A system as claimed in any preceding claim, comprising means for varying the flow rate of carrier air into and along the support tube (12). 7 ).

A plant as claimed in any preceding claim, comprising heat exchanging means for removing heat from the hot gases coming from the carrier pipe ( 7 ), to the air flowing into the carrier tube and / or to the gas burner (s) ( 37 ) to transfer supplied air.

A method of using a gas-fired radiant tube heating system as claimed in any one of claims 1 to 8, comprising varying the or each gas burner ( 21 ) supplied amount of air and / or gas.

A method as claimed in claim 9, wherein two or more gas burners ( 21 ) in the or each burner tube ( 37 ), the method comprising interrupting the operation of one or more of the gas burners in the or each burner tube.

A method as claimed in any one of claims 9 or 10, which comprises heating the gas burner (s) (s) ( 21 ) supplied air.