DE2044813C3 - Gasbrenner mit einer Vielzahl von in einer Brennerdüse aus feuerfestem Material angeordneten Kanälen für die Zufuhr der Verbrennungsteilnehmer Gas und Luft - Google Patents
Gasbrenner mit einer Vielzahl von in einer Brennerdüse aus feuerfestem Material angeordneten Kanälen für die Zufuhr der Verbrennungsteilnehmer Gas und LuftInfo
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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
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Description
Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner mit einer Vielzahl von in einer Brennerdüse aus feuerfestem
Material verteilt und im wesentlichen parallel angeordneten Kanälen für die Zufuhr der Verbrennungsteilnehmer Luft und Gas, wobei für die Zufuhr eines
Verbrennungsteilnehmers in die Kanäle hineinragende Rohre, insbesondere aus Metall, vorgesehen sind, deren
Enden gegenüber den Kanalmündungen zurückversetzt sind.
Ein derartiger Gasbrenner ist bekannt (DT-PS 4 33 483). Bei diesem Brenner, der sich wegen der
Vielzahl der Kanäle, durch die eine Unterteilung der zugeführten Gas- und Luftmengen erzielt wird, vor
allem für große Brennerleistungen eignet, da bei ihm die sonst bei großen Brennern ohne Unterteilung auftretende Strähnenbildung der Verbrennungsteilnehmer vermieden wird, wird gemäß Ausführungsbeispiel das
Brenngas über die in die rückseitig offenen Kanäle hineinragenden Metallrohre zugeführt, während die
Luft über die offenen Kanäle zugeführt wird. Da keine weitere Luftzuführung vorgesehen ist und die Enden der
Rohre gegenüber den Kanalmündungen zurückversetzt sind, findet bereits in den Kanälen stromauf von den
Rohrenden eine stöchiometrische bzw. überstöchiometfisehe Vermischung zwischen dem Brenngas und der
Luft statt. Solange die Strömungsgeschwindigkeit der vermischten Verbrennungsteilnehmer in den Kanälen
größer als deren Zündgeschwindigkeit ist, bildet sich die Flamme außerhalb der Kanäle vor der Brennerdüse aus.
Wird aber der Gasbrenner so weit heruntergeregelt, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsteilnehmer in den Kanälen etwa gleich oder kleiner als
deren Zündgeschwindigkeit ist, dann wandert die
Flamme in die Kanäle hinein. Wegen der bereits in den
Kanälen stattfindenden nahezu stöchiometrischen Vermischung der Verbrennungsteilnehmer erfolgt hier eine
intensive Verbrennung. Da die aus keramischem
S Material bestehende Brennerdüse die Wärme nicht schnell genug abführen kann, erhitzt sich diese sehr
stark. Die Speicherung der Stauwärme nimmt in dem Maße zu, wie die Brennerleistung heruntergeregelt
wird, denn die Kleinstellurig der Brennerleistung führt
ίο dazu, daß sich die Brennerdüse auch in unmittelbarer
Nähe der in die Kanäle hineinragenden Metallrohre stark erhitzt Die damit einhergehende starke Erhitzung
der Rohre führt zu einer schnellen Verzunderung der Rohre selbst dann, wenn sie aus hitzebeständigem
Material bestehen. Wird Erdgas verfeuert, dann besteht zudem die Gefahr, daß sich die Metallrohre aufkohlen.
Da Erdgas schon bei verhältnismäßig niedriger Temperatur unter Freisetzung von fein verteiltem
Kohlenstoff gespalten wird, besteht diese Gefahr schon
bei verhältnismäßig niedriger Temperatur. Bei der
Aufkohlung »wächst« der hitzebesiändige Stahl der
Rohre, so daß durch diese Volumensvergrößerung sich die für die Zufuhr der Verbrennungsteilnehmer zur
Verfügung stehenden Dosierquerschnitte der Kanäle
und Rohre ändern. Eine einwandfreie Einstellung des
Gasbrenners ist dann nicht mehr möglich.
Bei einem bekannten, andersartigen Gasbrenner ist eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten
Rohren aus Metall vorgesehen, über die ein Brenngas-
Luftgemisch zugeführt wird. Zwischen den einzelnen
Rohren sind zurückversetzte öffnungen für die Zufuhr von Zusatzluft vorgesehen. Auch dann, wenn durch die
Rohre ein unterstöchiometrisches Brenngas-Luftgemisch zugeführt wird, bildet sich die Flamme an den
Rohrenden aus, da in diesem Bereich durch die Zusatzluft eine stöchiometrische Vermischung der
Verbrennungsteilnehmer erfolgt Folglich kommt es bei diesem bekannten Gasbrenner ebenfalls zu den oben
geschilderten nachteiligen Folgen (US- PS 10 52 420).
Bei einem anderen bekannten Brenner, der mit Kohlenstaub betrieben wird, sind mehrere ein Kohlenstaub-Luftgemisch führende von Rohren gebildete
Kanäle vorgesehen. Die Rohre ragen mit ihren Enden durch eine sie tragende Lochplatte hindurch und tragen
auf ihren überstehenden Enden eine feuerfeste Schutzschicht, die entsprechende öffnungen für das Brennstoff-Luftgemisch hat. Die feuerfeste Schutzschicht
besteht aus einzelnen Formsteinen. Zwischen den von den Rohren und den Öffnungen in den Formsteinen
gebildeten Kanälen für das Kohlenstaub-Luftgemisch sind in der Lochplatte und in den Formsteinen weitere
Kanäle für Zusatzluft vorgesehen. Abgesehen davon, daß bei diesem Brenner die Beschichtung der Rohrenden durch die feuerfesten Formsteine verhältnismäßig
dünn ist und damit kaum einen wirksamen Wärmeschutz geben kann, besteht bei diesem Brenner aus zwei
Gründen selbst dann nicht das Problem der Überhitzung der Rohrenden und der Aufkohlung, wenn
Kohlenstaub und Luft ein stöchiometrisches Gemisch
bilden. Erstens kann der Brenner wegen der für den
Transport des Kohlenstaubes durch die Luft erforderlichen Mindestströmungsgeschwindigkeit in den Rohren
nicht so weit heruntergeregelt werden, daß die Flamme in die Kanäle hineinwandert. Aber selbst wenn das der
Fall sein sollte, kann es nicht zu einer Aufkohlung kommen, weil der Kohlenstaub eine größere Affinität
zur Luft als zum Metallrohr hat (DT-PS 5 99 561).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Gasbrenner der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem auch im heruntergeregelten Zustand die Enden der
in den Kanälen angeordneten Rohre nicht überhitzt werden, insbesondere Metallrohre nicht aufgekohlt
werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Teil der Kanäle ausschließlich der Luftzufuhr
dient und derart in bezug auf die übrigen Brenngas oder ein unterstöchiometrisches Brenngas-Luftgemisch führenden
Kanäle angeordnet und bemessen ist, daß sich die Luft mit dem Brenngas oder dem unterstöchiometrischen
Brenngas-Luftgemisch erst außerhalb der Kanäle in deren Nähe zu einem stöchiometrischen bzw.
überstöchiometrischen Drenngas-Luftgemisch vermischt
Aufgrund der stöchiometrischen Vermischung der Verbrennungsteilnehmer außerhalb der Kanäle kann
die Flamme nicht in die Kanäle hineinwandern. Aus diesem Grunde behalten die gegenüber der Stirnseite
der Düse zurückversetzten Rohrenden auch bei herabgeregeltem Brenner einen ausreichenden Mindestabstand
von der Flamme, der eine Überhit7ang, eine Verzunderung und Aufkohlung der Rohrenden ausschließt.
Zu dem eingangs geschildeten Wärmestau in der Düse kann es nicht kommen, weil die Flammen nicht
in die Kanäle hineinwandern können. Die Temperatur in der Düse wird ferner noch dadurch niedrig gehalten,
daß über einen Teil der Kanäle nur Luft zugeführt wird, die die benachbarten Kanäle, in denen bei Zufuhr eines
unterstöchiometrischen Brenngas-Luftgemisches es allenfalls zu einer unvollkommenen Verbrennung kommen
kann, kühlt Eine unterstöchiometrische Vermischung des Brenngases mit Luft bereits in den Kanälen
ist besonders bei dem Betrieb mit Erdgas von Vorteil, weil damit kürzere Flammen mit einem Temperaturmaximum
in der Nähe des Brenners zu erreichen sind. Für eine vollkommene Verbrennung der Verbrennungsteilnehmer
ohne Strähnenbildung im Nahbereich der Kanalmündungen ist es wichtig, daß die das Brenngas
bzw. das Brer.-igas-Luftgemisch und die Luft führenden
Kanäle derart angeordnet sind, daß möglichst schnell eine intensive Vermischung zu einem stöchiometrischen
bzw. überstöchiometrischen Gemisch erfolgt.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß die Kanäle für den ersten
Verbrennungsteilnehmer an den Ecken gleichseitiger, aneinanderliegender Dreiecke und die Kanäle für den
zweiten Verbrennungsteilnehmer in der Mitte dieser Dreiecke angeordnet sind.
Eine symmetrische Anordnung der Kanäle für die verschiedenen Verbrennungsteilnehmer läßt sich dadurch
verwi.klichen, daß ein Kanal für den Verbrennungsteilnehmer Luft im Zentrum der Brennerdüse
liegt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer zwei Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher
erläutert Im einzelnen zeigt
F i g. 1 einen Gasbrenner im Längsschnitt,
F i g. 2 den Gasbrenner nach F i g. t im Querschnitt aus der Sicht der Pfeile II-11 und
Fig. 3 eine Aufteilung der Kanäle in schematischer Darstellung.
Der Gasbrenner gemäß dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 und 2 besitzt eine zylinderförmige Brennerdüse i
aus Keramik mit zur Zylinderachse parallel und verteilt in der Brennerdüse 1 angeordneten Kanälen 2, 3, 4 für
die Zufuhr von an der Ve: brennung beteiligter Luft und Brenngas (Erdgas, Hochofengas). Die Verteilung der
Kanäle 2,3,4 in der Brennerdüse 1 ist derart, daß jeweils
an der Ecke gleichseitiger aneinanderliegender Dreiecke die Kanäle 3, 4 für die Luft und jeweils in deren
Mitte die Kanäle 2 für ein Brenngas-Luftgemisch angeordnet sind. Vor der Brennerdüse 1 ist eine
Kammer 5 für Luft vorgesehen. Die Luft wird in die Kammer 5 über einen seitlich angeordneten Stutzen 6
zugeführt. Vor der Kammer 5 für Luft ist eine weitere Kammer 7 für das Brenngas angeordnet Das Brenngas
■ ο wird über einen Stutzen 8 in diese Kammer 7 eingeleitet
Die Kammer 7 ist über Rohre 8 aus Stahl, die achsparallel zu der Zylinderachse der Brennerdüse 1
und durch die Kammer 5 für die Luft geführt sind, mit den Kanälen 2 der Brennerdüse 1 verbunden. Die Rohre
is 9 ragen bis etwa '/3 der Länge der Kanäle 2 in diese
Kanäle 2 hinein. Sie sind koaxial zu den Kanälen 2 angeordnet An den im Zentrum der Brennerdüse 1
liegenden Kanal 4 ist ein durch die Kammern 5 und 7 verlaufendes Rohr 10 angeschlossen. Über eine öffnung
ίο 11 in diesem Rohr 10 wird bei dem A'^führungsbeispiel
der F i g. 1 und 2 Luft aus der Kammer 5 in den Kanal 4 geleitet. Zwischen der Kammer 5 und der Brennerdüse 1
ist eine Dosierplatte 12 vorgesehen. Die Dosierplatte 12 hat eine der Zahl der Kanäle 2, 3, 4 entsprechende
Anzahl von öffnungen 13, 14,15. Über die Ringkanäle
zwischen den öffnungen 13 und den Rohren 9 sowie die öffnung 15 wird die Luft in die Kanäle 2,4 geleitet Die
öffnung 13 wird so groß gewählt, daß die aus der Kammer 5 zugeführte Luft und das über die Rohre 9
zugeführte Brenngas in einem unterstöchiometrischen Verhältnis zueinander stehen. Im übrigen sind die
Querschnitte in der Dosierplatte 12 so gewählt, daß die Dosierung von Gas und Luft über den gesamten
Querschnitt des Gasbrenners ein stöchiometrisches bzw. überstöchiometrischen Verhältnis ergibt.
Der Unterschied des Ausführungsbeispiels der F i g. 3 gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1, 2
besteht darin, daß über die voll ausgezeichneten Kanäle 16 nur Brenngas und über die nicht ausgezeichneten
Kanäle 17 nur Luft geführt wird. Folglich sind hier keine Ring'kanäle zwischen den öffnungen der Dosierplatte
12 und den Rohren 9 vorgesehen, so daß die Dosierplatte 12 an den öffnungen gegenüber den
Rohren 9 abgedichtet ist. Die in die Kanäle 2 hineinragenden Rohrstücke können wesentlich kürzer
als im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 und 2 ausgeführt sein.
Bei beiden Ausführungsbeispielen erhält man durch die Anordnung der Kanäle 3 in Fig. 1, 2 und 16 in der
F i g. 3 für den ersten Verbrennungsteilnehmer an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks und der Kanäle 2 in
Fig. 1, 2 und 17 in Fig.3 für den zweiten Verbrennungsteilnehmer
jeweils in der Mitte dieser Dreiecke nicht nur eine optimale Verteilung der Verbrennungsteilnehmer,
sondern auch eine optimale Kühlung der Brennerdüse 1.
Selbst dann, wenn, wie im Ausführungsbeispiel der F i g. 1, 2 bei heruntergeregelter Leistung innerhalb der
Kanäle 2 eine Verbrennung stattfindet, kann die Erwärmung nicht unzulässig hoch werden, da einmal
wegen der unterstöchiometrischen Vermischung der Verbrennungsteilnehmer keine intensive Verbrennung
stattfinden kann und zum anderen in unmittelbarer Nachbarschaft gleichmäßig verteilt um den Kanal 2, in
dem die Verbrennung stattfindet, die Kanäle 3,4 mit der kühlenden Luft liegen. Eine gleichmäßige und wirksame
Kühlung der Brennerdüse 1 und damit auch der metallenen Rohre 9 ergibt sich bei beiden Ausführungs-
beispielen durch die besondere Anordnung der Kanäle für beide Verbrennungsteilnehmer; denn die Wandstärke
zwischen sämtlichen benachbarten Kanälen ist gleich. Im Ergebnis wird erreicht, daß die metallenen
Rohre 9 nicht so stark erhitzt werden, daß sie bereits nach kurzer Betriebszeit zerstört oder aufgekohlt
werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Gasbrenner mit einer Vielzahl von in einer Brennerdüse aus feuerfestem Material verteilt und
im wesentlichen parallel angeordneten Kanälen für die Zufuhr der Verbrennungsteilnehmer Luft und
Brenngas, wobei für die Zufuhr eines Verbrennungsteilnehmers in die Kanäle hineinragende Rohre,
insbesondere aus Metall, vorgesehen sind, deren Enden gegenüber den Kanalmündungen zurückversetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Teil der Kanäle (3, 4) ausschließlich der Luftzufuhr dient und derart in bezug auf die übrigen
Brenngas oder ein unterstöchiometrisches Brenngas-Luftgemisch führenden Kanäle (2) angeordnet
und bemessen ist, daß sich die Luft mit dem Brenngas oder dem unterstöchiometrischen Brenngas-Luftgemisch erst außerhalb der Kanäle (2, 3, 4)
in deren Nähe zu einem stöchiometrischen bzw. überstöchiorneaischen Brenngas-Luftgemisch vermischt
2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (3, 4; 16) für den ersten
Verbrennungsteilnehmer an den Ecken gleichseitiger, aneinanderliegender Dreiecke und die Kanäle
(2; 17) für den zweiten Verbrenr.ungsteilnehmer in der Mitte dieser Dreiecke angeordnet sind.
3. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kanal (4) für den Verbrennungsteilnehmer Luft im Zentrum der Brennerdüse
(1) Hegt
Priority Applications (1)
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DE19702044813 DE2044813C3 (de) | 1970-09-10 | 1970-09-10 | Gasbrenner mit einer Vielzahl von in einer Brennerdüse aus feuerfestem Material angeordneten Kanälen für die Zufuhr der Verbrennungsteilnehmer Gas und Luft |
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DE19702044813 DE2044813C3 (de) | 1970-09-10 | 1970-09-10 | Gasbrenner mit einer Vielzahl von in einer Brennerdüse aus feuerfestem Material angeordneten Kanälen für die Zufuhr der Verbrennungsteilnehmer Gas und Luft |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2044813A1 DE2044813A1 (de) | 1972-05-31 |
DE2044813B2 DE2044813B2 (de) | 1977-06-30 |
DE2044813C3 true DE2044813C3 (de) | 1978-04-06 |
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ID=5782082
Family Applications (1)
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Families Citing this family (4)
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---|---|---|---|---|
DE2618027C2 (de) * | 1976-04-24 | 1982-06-09 | Carl Still Gmbh & Co Kg, 4350 Recklinghausen | Verwendung eines Brenners für die Zersetzung von schwefelwasserstoffhaltigen Ammoniakschwaden |
DE2853309C2 (de) * | 1978-12-09 | 1984-04-05 | Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich | Keramischer Brennerkopf für gasförmigen Brennstoff |
US5224855A (en) * | 1988-02-27 | 1993-07-06 | Osaka Gas Co., Ltd. | Gas burner |
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-
1970
- 1970-09-10 DE DE19702044813 patent/DE2044813C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2044813B2 (de) | 1977-06-30 |
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