DE1433924C3 - Brenner für Brennofen der keramischen Industrie - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner zum Einhängen in Öffnungen in der Decke von Brennofen der Grobkeramik zur Durchführung eines Verfahrens, bei dem der Brennstoff in einem Mischrohr aufbereitet und dazu mit einer etwa der gesamten Verbrennungsluftmenge entsprechenden Zusatzluftmenge vermischt und mit einer solchen Geschwindigkeit in den Ofen eingeblasen wird, daß die austretenden und zündenden Gemischstrahlen einen wenigstens annähernd bis zum Brennherd reichenden Heißgasschleier bilden. Die Einbringung des Brennstoffes kann dabei intermittierend, also in sogenannten Spritzimpulsen, oder kontinuierlich erfolgen.

Im Gegensatz zu anderen bekannten Brennern mit Zuführung von Zusatzluft durch die Schüttlöcher findet bei dem obengenannten Verfahren die Aufbereitung des. flüssigen Brennstoffes, d. h. die wenigstens teilweise Überführung in die Gasphase und Durchmischung mit Luft, nicht im Brennraum selbst, sondern in dem Mischrohr statt, und es wird dieses Gemisch in einem Strahl mit dem durch seine Masse und Geschwindigkeit bestimmten großen Strahlimpuls in die Ofenatmosphäre eingeblasen, wobei es durch Randzonenverwirbelung (vgl. Dubbel, Handbuch für den Maschinenbau, 1949, S. 268, Fig. 61) mit der Ofenatmosphäre intensiv vermischt und vollkommen verbrannt wird. Dadurch wird völlige oder nahezu völlige Rußfreiheit und ein äußerst gleichmäßiges Temperaturfeld über dem Brennraumquerschnitt erzielt. Dabei kann es zuweilen vorkommen, daß größere Brennstofftröpfchen auf zu heiße Wandteile des Mischrohres auf treffen, so daß hier Anwachsungen von ölkohle und auch verstärkte Korrosion durch Schwefeloxyd, Vanadiumpentoxyd u.dgl. entstehen. Dies gilt inbesondere für die Verbrennung von Rückstandsölen, die bekanntlich leicht zum Cracken neigen, wobei grobmolekulare Kohlenwasserstoffe gebildet werden, die nur schwer vollständig verbrennen. Außerdem wird die Korrosion auch durch zu starke Einwirkung der Strahlungshitze aus der Brennzone des Ofens gefördert. Die Folgen davon sind alsbaldiger Ausfall des Mischrohres, sei es durch Verschluß

ao seiner Mündung oder gar durch Zerstörung des unteren Mischrohrteiles.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die guten Eigenschaften des Mischrohrbrenners hinsichtlich Aufbereitung flüssige^ Brennstoffe

as und ihrer Durchmischung mit Luft ohne Störungen durch Ablagerungen und Crackerscheinungen zu erhalten, so daß alle Heizöle einschließlich Rückstandsöle einwandfrei verarbeitet werden können.
Man könnte nun daran denken, das Mischrohr stärker zu kühlen, indem die Menge der Zusatzluft vergrößert wird. Hierdurch würde aber die Temperatur der Heißgasschleier erheblich herabgesetzt werden, und es würden die eingangs gerühmten vorteilhaften Wirkungen des Mischrohrbrenners teilweise zunichte gemacht. Andererseits könnte man die Einwirkung von Strahlungshitze aus dem Brennraum auf das Mischrohr dadurch verringern, daß man es im Schütt-

^ loch höher anordnet, so daß seine Mündung also näher zum Schüttlochdeckel zu liegen käme. Hierdurch wäre aber die Ausbreitung des Gemischstrahles behindert. -.··■■. Gemäß vorliegender Erfindung werden die genannten Mängel dadurch beseitigt, daß das Mischrohr mit einem Isoliermantel in Form eines rohrförmigen, keramischen Körpers oder eineis Luftmantels versehen ist, der jedoch den Wärmeübergang auf die Innenwand des Mischrohres nur so weit reduziert, daß die Innenwandtemperatur unterhalb der für Crackerscheinungen maßgeblichen Temperatur bleibt Die Isolierung bewirkt dabei eine Verringerung des Wärmedurchganges an die von flüssigem Brennstoff berührte innere Wandfläche des Mischrohres in dem Maße, daß deren Oberflächentemperatur unterhalb der für Crackvorgänge kritischen Temperatur bleibt.

In jedem Falle bewirkt dabei die Isolierschicht die Speicherung einer gewissen für die Aufbereitung des flüssigen Brennstoffes gewünschten Wärmemenge in der Mischrohrwarid.

Es ist nun zwar schon bekannt, die Mündung von Brennern durch Verwendung hitzebeständigen Materials vor frühzeitiger Zerstörung durch Strahlungshitze zu schützen. Ferner ist ein Brenner mit drei in radialen Abständen ineinander geschachtelten Rohren bekannt, durch die stark vorgeheizte Verbrennungsluft geleitet wird und in die inneren zwei Rohre zugleich flüssiger Brennstoff eingebracht und von der Verbrennungsluft zerstäubt wird. Um zu verhindern, daß das Innenrohr von der hindurchströmenden hei-

ßen Luft zu stark aufgeheizt wird, ist dieses hohlwandig ausgebildet, und es wird durch diesen Hohlraum Kühlluft hindurchgeleitet. In beiden Fällen handelt es sich jedoch nicht um einen Brenner der eingangs genannten Art, durch dessen Mischrohr etwa die gesamte Verbrennungsluft hindurchgeleitet und zur Erzeugung von Randzonenverwirbelung mit einem starken Strahlimpuls in den Brennraum eingeblasen wird. Für diese Brennergattung bietet die Anordnung eines Isoliermantels das Optimum der gebotenen Lösungsmöglichkeiten zur Vermeidung der genannten Schaden.

Im folgenden wird die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 einen Brenner mit einem die Mischrohrmündung bildenden keramischen Ansatz und

Fig. 2 einen Brenner, bei dem die Isolierschicht von einem luftgefüllten Mantel gebildet wird.

In beiden Zeichnungen bezeichnet 1 ein Schüttloch, von dem mehrere über die Ofendecke 2 verteilt angeordnet sind und jedes von dem Schüttlochdeckel 3 verschlossen ist. In diesem ist die Einspritzdüse 4 eingesetzt, deren Mündung in das Mischrohr 5 (in Fig. 1) bzw. 5' (Fig. 2) hineinragt. Der Deckel3 ist ferner mit Öffnungen 6 versehen, durch die die in den Aufsatz 7 mit dem Luftanschluß 8 eingeführte Zusatzluft in das Mischrohr 5 bzw. 5' überströmt.

In der Ausführung nach F i g. 1 ist über das untere offene Ende des Mischrohres 5 ein Ansatzstück 9 aus hitzebeständigem, keramischem Werktsoff, z. B. Steatit, gestülpt und mittels einer Halterung, z. B. nach Art eines Bajonettverschlusses, befestigt. Dieses Ansatzstück 9 hat eine starke Verjüngung 10 und weist am unteren Ende die Mündungsöffnung 11 auf, aus der das Brennstoff-Luft-Gemisch in den eigentlichen Brennraum ausströmt und bei der hier herrschenden hohen Temperatur zündet. Das Ansatzstück 9 wird infolge des geringen Wärmeleitvermögens seines Werkstoffes auf seiner inneren Oberfläche, die ständig von der Strömung des Brennstoff-Luft-Gemisches beaufschlagt wird, nur so weit aufgeheizt, daß die Oberflächentemperatur unterhalb der für Cracken und Ablagerungen kritischen Temperatur liegt. Darüber hinaus wird auch der Wärmeübergang auf das Mischrohr 5 selbst durch den unvermeidlichen Luftspalt 12 zwischen dem Ansatz 9 und dem Mischrohr 5 verringert, so daß auch hier Störerscheinungen mit Sicherheit vermieden werden.

In der Ausführung nach F i g. 2 wird die Isolierschicht von einer Luftschicht gebildet, die in dem

_; Raum 13 zwischen dem Mischrohr 5' und dem konzentrisch dazu angeordneten Rohr 14 eingeschlossen ist. Ähnlich dem Mischrohr 5' ist auch das Rohr 14 am unteren Ende stark verjüngt und weist hier die ringspaltförmige Austrittsöffnung 15 auf.

Damit nun einerseits der Wärmeübergang auf das Mischrohr 5' geregelt werden kann, um beispielsweise beim Anfahren eine schnelle Aufheizung zu erzielen, und damit andererseits eine Stagnation der in dem Raum 13 eingeschlossenen Luft vermieden wird, sind am oberen Ende des Mischrohres 5' Überströmöffnungen 16 angebracht, durch dje eine ge-

ringe Menge der in das Mischrohr einströmenden Zusatzluft überströmt. Der Durchflußquerschnitt dieser Öffnungen 16 kann in beliebiger Weise regulierbar sein. Im gezeigten Beispiel sind an dem Rohr 14 die Abdecksegmente 17 angebracht, und das Rohr 14 ist in der Führung 18 drehbar gelagert, so daß durch Drehen des Rohres 14 mit Hilfe des Stellhebels 19 die Überströmöffnungen 16 beliebig geöffnet bzw. verschlossen werden können. Um zu vermeiden, daß Brennstofftröpfchen von dem in den Raum 13 überströmenden Teil der Zusatzluft mitgerissen werden, wird die Einspritzdüse 4 vorteilhaft so angeordnet, daß ihre Mündung bis unter die Durchbrüche 16 in das Mischrohr 5' hineinragt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Brenner zum Einhängen in Öffnungen in der Decke von Brennöfen der Grobkeramik zur Durchführung eines Verfahrens, bei dem der Brennstoff in einem Mischrohr aufbereitet und dazu mit einer etwa der gesamten Verbrennungsluftmenge entsprechenden Zusatzluftmenge vermischt und mit einer solchen Geschwindigkeit in den Ofen eingeblasen wird, daß die austretenden und zündenden Gemischstf ahlen einen wenigstens annähernd bis zum Brennherd reichenden Heißgasschleier bilden, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (5, 5') mit einem Isoliermantel in Form eines rohrförmigen, keramischen Körpers (9) oder eines Luftmantels (Raum 13) versehen ist, der jedoch den Wärmeübergang auf die Innenwand des Mischrohres nur so weit reduziert, daß die Innenwandtemperatur unterhalb der für Crackerscheinungen maßgeblichen Temperatur bleibt.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftmantel (Raum 13) im oberen Bereich eine Einström- und brennraumseitig eine Ausströmöffnung aufweist.

3. Brenner nach Anspruch 2, mit einem vor seiner Mündung stark verjüngten Mischrohr, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende des Mischrohres '($') mindestens eine Überströmöffnung (16) angeordnet ist, durch die ein Teil der in das Mischrohr eingeführten ,Zusatzluft in den Raum (13) überströmt.

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Überströmöffnung(en) (16) regulierbar ist.

5. Brenner nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffeinspritzdüse (4) bis unter die Überströmöffnung(en) (16) in das Mischrohr (5') hineinragt.