NL9200486A - Keramische brander voor een brandschacht van een windverhitter van een hoogoven. - Google Patents

Description

KERAMISCHE BRANDER VOOR EEN BRANDSCHACHT VAN EEN VIND-VERHITTER VAN EEN HOOGOVEN

De uitvinding heeft betrekking op een keramische brander voor een windverhitter omvattende een centraal gaskanaal dat uitmondt in het middengebied van een branderkroon en aan weerszijden van het gaskanaal luchtkanalen die in het middengebied uitmonden. De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het bedrijven van de keramische brander.

Een dergelijke brander is bekend uit het Europese octrooi-schrift EP 0306072. Bij de bekende brander wordt door de onderlinge positionering van de uitstroomopeningen van de kanalen en uitsparingen gevormd door groeven in de lange zijden van de uitstroomopeningen beoogd het punt waar de turbulentie volledig is te verlagen, hetgeen positief uitwerkt op de stabiliteit van de vlam alsmede de gelijkmatigheid en de volledigheid van de verbranding van het verbrandingsgas.

De mate van volledigheid van de verbranding, de zogenaamde uitbrand is afhankelijk van de hoogte boven de brander waarop men deze vaststelt, dat wil zeggen eerst op een bepaalde hoogte boven de brander is een maximale uitbrand gerealiseerd. Het verloop van de uitbrand als functie van de hoogte boven de brander kan men zich voorstellen als een stijgende curve die asymptotisch nadert tot de maximale uitbrand.

Met de uitvinding wordt nu beoogd de curve die genoemd verband voorstelt steiler te doen zijn; met andere woorden de maximale uitbrand op een geringere hoogte boven de brander te bereiken, dan wel op dezelfde hoogte boven de brander een hogere uitbrand van het verbrandingsgas te realiseren.

Dit wordt bij de keramische brander volgens de uitvinding bereikt doordat zich in het gaskanaal een erin uitmondend centraal luchtkanaal bevindt.

Het heeft hierbij de voorkeur dat het centrale luchtkanaal in het middengebied uitmondt.

Bij voorkeur is de keramische brander volgens de uitvinding erdoor gekenmerkt dat het centrale luchtkanaal een T-vormig kanaal omvat, waarbij aan het been van het T-vormige kanaal in opwaartse richting lucht wordt toegevoerd, die in twee tegengesteld gerichte stromen door de zij-uitgangen van de T in het middengebied uitstroomt. Met deze vormgeving van de brander treedt een zeer intensieve dubbele luchtmenging op, hetgeen tot een snellere en betere verbranding van het gas leidt.

Meer bij voorkeur is de keramische brander volgens de uitvinding erdoor gekenmerkt dat het centrale luchtkanaal nabij zijn boveneind een in doorsnede rechthoekig, aan weerszijden overhangend, gedeelte omvat, aan de zijvlakken waarvan het centraal luchtkanaal uitmondt. Hiermede is bereikt dat de menging nog eens extra wordt geïntensiveerd doordat het gas tegen en langs het met opzet niet gestroomlijnde overhangende gedeelte van het centrale luchtkanaal wervelt, hetgeen het effect van de dubbele luchtmenging nog eens versterkt.

In een aspect is de keramische brander volgens de uitvinding waarbij het gaskanaal zich nabij de branderkroon in bovenwaartse richting verwijdt erdoor gekenmerkt dat het centrale luchtkanaal op de hoogte uitmondt waar het gaskanaal zich begint te verwijden. Hiermede is bereikt dat genoemde effecten zich nog eens versterkt voordoen.

Bij voorkeur is de keramische brander volgens de uitvinding, waarbij de luchtkanalen aan weerszijden van het gaskanaal via een rij uitstroomopeningen in het middengebied uitmonden erdoor gekenmerkt dat de zij-uitgangen van de T-vormige kanalen, van boven gezien, tussen de uitstroomopeningen van de luchtkanalen aan weerszijden van het gaskanaal uitmonden. Hiermede wordt de menging tussen gas en lucht nog intensiever, zodat genoemde effecten zich maximaal manifesteren.

Een doelmatige constructie van de keramische brander volgens de uitvinding waarbij de branderkroon met zijn onderzijde nabij de buitenzijde rust op een oplegging aan de naar binnen gekeerde wand van de buitenste begrenzing van het luchtkanaal en nabij de binnenzijde op de bovenzijde van de scheidingswand tussen het buitenste luchtkanaal en het gaskanaal wordt verkregen indien aan de oplegging en aan de bovenzijde van de scheidingswand en aan de onderzijde van de branderkroon nabij de respectievelijke zijden met elkaar corres ponderende messen en groeven zijn aangebracht voor het in horizontale richting borgen van de branderkroon. Hiermede is bereikt dat genoemde scheidingswand van een naar binnen gerichte beweging afgehouden wordt zonder dat de stroming in het middengebied verstoord wordt.

Een bijzonder voordeel wordt met de brander volgens de uitvinding verkregen indien de brander in hoofdzaak van in vorm gegoten en uitgehard beton is. Hiermede blijkt een aanzienlijke besparing in de bouwkosten mogelijk.

De uitvinding is tevens belichaamd in een werkwijze voor het bedrijven van de keramische brander gekenmerkt doordat van de totaal toe te voeren hoeveelheid lucht, 10 - 20 % via het centrale luchtkanaal wordt toegevoerd en de rest via de luchtkanalen aan weerszijden van het gaskanaal.

De uitvinding zal nu aan de hand van de tekening nader worden toegelicht.

Figuur 1 toont het verloop van de uitbrand als functie van de hoogte boven de brander voor de bekende brander en voor de brander volgens de uitvinding.

Figuur 2 toont de keramische brander volgens de uitvinding in bovenaanzicht.

Figuur 3 toont een dwarsdoorsnede volgens 1-1 in figuur 2.

De plaatsing en het gebruik van de brander in de brandschacht van een windverhitter is genoegzaam bekend en wordt hier niet nader toegelicht.

In figuur 1 stelt de horizontale as de hoogte boven de brander voor, de verticale as de uitbrand als percentage van volledige verbranding. Curve 1 geeft de uitbrand van de bekende brander weer; curve 2 die van de brander volgens de uitvinding. Door de dubbele luchtmenging is de te bereiken maximale uitbrand hoger en wordt een hogere uitbrand bij een geringere hoogte boven de brander bereikt. De fractie CO die men bij de bekende brander bij maximale uitbrand realiseert, ligt in de orde van grootte van 5.000 ppm CO. Met de brander volgens de uitvinding kan deze fractie worden teruggebracht tot ongeveer 100 ppm CO.

In figuur 2 is 3 het centrale luchtkanaal dat uitmondt in een rij T-splitsingen met zij-uitgangen 4. Het gas komt naar boven door de spleten 5. De luchtkanalen aan weerszijden van het gaskanaal monden uit in uitmondingen 6. Uitgangen 4 bevinden zich van boven gezien telkens tussen de uitmondingen 6.

In figuur 3 mondt het centraal gaskanaal 7 uit in een middengebied 9 van de branderkroon 10. Aan weerszijden van gaskanaal 7 lopen luchtkanalen 8 die via uitmondingen 6 in het middengebied 9 uitmonden; binnen het gaskanaal 7 lopen centrale luchtkanalen 3 welke via zij-uitgangen 4 van T-splitsingen tevens in het middengebied 9 uitmonden. De zij-uitgangen 4 van de T-splitsingen bevinden zich hierbij op de hoogte waar het gaskanaal 7 zich begint te verwijden. Een binnenwaartse beweging van de scheidingswanden 11 wordt tegengegaan door hol-dol aansluitingen 12 aan de oplegvlakken van de branderkroon 10. Branderlichaam 12 en scheidingswanden 11 kunnen van een vuurvast beton gegoten worden. Het centrale luchtkanaal kan bijvoorbeeld worden opgebouwd uit stalen profielen die aan hun buitenkant in beton worden ingebed en aan hun binnenkant de centrale lucht toevoeren. Als rechthoekig overhangend gedeelte kan aan de bovenkant van het centrale luchtkanaal bijvoorbeeld een T-vormige balk worden aangebracht. De branderkroon 10 bestaat bijvoorbeeld uit drie lagen op elkaar gelegde branderkroonelementen, welke vooraf in daarvoor bestemde vormen van een vuurvast beton zijn gegoten. Voor bedrijven van de brander voert men aan het gaskanaal 7 een brandbaar gas toe en aan de kanalen 3 en 8 de voor verbranding benodigde verbrandingslucht, bij voorkeur in een verhouding van 10 tot 20% aan de kanalen 3 en 90 tot 80% aan de kanalen 8. Dankzij de snelle en volledige menging maakt de brander het mogelijk de bouwhoogte van de brandschacht te verkleinen en de uitbrand van het verbrandingsgas te verbeteren. Bij een luchtovermaat van 10% ten opzichte van de stoechiometrisch benodigde hoeveelheid lucht kan door de dubbele luchtmenging de uitstoot van CO met een factor 50 teruggebracht worden.

Claims (9)

1. Keramische brander voor een windverhitter omvattende een centraal gaskanaal dat uitmondt in het middengebied van een branderkroon en aan weerszijden van het gaskanaal luchtkanalen die in het middengebied uitmonden, met het kenmerk, dat zich in het gaskanaal een erin uitmondend centraal luchtkanaal bevindt.

2. Keramische brander volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het centrale luchtkanaal, in het middengebied uitmondt.

3. Keramische brander volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het centrale luchtkanaal een T-vormig kanaal omvat, waarbij aan het been van het T-vormige kanaal in opwaartse richting lucht wordt toegevoerd, die in twee tegengesteld gerichte stromen door de zij -uitgangen van de T in het middengebied uitstroomt.

4. Keramische brander volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het centrale luchtkanaal nabij zijn boveneind een in doorsnede rechthoekig, aan weerszijden overhangend, gedeelte omvat, aan de zijvlakken waarvan het centraal luchtkanaal uitmondt.

5. Keramische brander volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het gaskanaal zich nabij de branderkroon in boven waartse richting verwijdt, met het kenmerk, dat het centrale luchtkanaal op de hoogte uitmondt waar het gaskanaal zich begint te verwijden.

6. Keramische brander volgens een der conclusies 3-5, waarbij de luchtkanalen aan weerszijden van het gaskanaal via een rij uitstro omopeningen in het middengebied uitmonden, met het kenmerk, dat de zij-uitgangen van de T-vormige kanalen, van boven gezien, tussen de uitstroomopeningen van de luchtkanalen aan weerszijden van het gaskanaal uitmonden.

7. Keramische brander volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de branderkroon met zijn onderzijde, nabij de buitenzijde rust op een oplegging aan de naar binnen gekeerde wand van de buitenste begrenzing van het luchtkanaal, en nabij de binnenzijde op de bovenzijde van de scheidingswand tussen het buitenste luchtkanaal en het gaskanaal, met het kenmerk, dat aan de oplegging, en aan de bovenzijde van de scheidingswand, en aan de onderzijden van de branderkroon nabij de respectievelijke zijden, met elkaar corresponderende messen en groeven zijn aangebracht voor het in horizontale richting borgen van de branderkroon.

8. Keramische brander volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de brander in hoofdzaak van in vorm gegoten en uitgehard beton is.

9. Werkwijze voor het bedrijven van de keramische brander volgens een der conclusies 1-7, met het kenmerk, dat van de totaal toe te voeren hoeveelheid lucht, 10 - 20 % via het centrale luchtkanaal wordt toegevoerd en de rest via de luchtkanalen aan weerszijden van het gaskanaal.