DE2319194A1 - Gasbrenner - Google Patents

Gasbrenner

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DE2319194A1
DE2319194A1 DE19732319194 DE2319194A DE2319194A1 DE 2319194 A1 DE2319194 A1 DE 2319194A1 DE 19732319194 DE19732319194 DE 19732319194 DE 2319194 A DE2319194 A DE 2319194A DE 2319194 A1 DE2319194 A1 DE 2319194A1
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gas
air
air flow
vortex
burner
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DE19732319194
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Konstantin Sergeewitsc Pirogow
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22Non-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
    • F23D14/24Non-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 at least one of the fluids being submitted to a swirling motion

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Description

  • GASBRENNER Die e Erfindung bezieht sich auf Gasbrennvorrichtungen, und zwar auf Gasbrenner.
  • Mit Erfolg kann die Erfindung in Rostöfen z.B. in Öfen angewendet werden. die zum Rösten von Hochspannungsporzellanisolatoren, , von Porzellan- und erzeugnissen, Schleifmitteln, Ziegelsteinen und andern Baustoffen, feuerfesten Teilen u.dgl. bestimmt sind.
  • Bereits bekannt ist ein Gasbrenner (s. das Buch von A.W. Arsejew: "Verbrennen von Naturgas" S.189, Abb.8-17, Auf. 1963, UdSSR) mit einem Gehäuse zur zwangsweisen Luftzufuhr. Im Gehäuse ist ein Gaszuleitungsrohr mit einem Gasverteilungskopf für den Gasaustritt koaxial angeordnet Das Gaszuleitungsrohr bildet mit dem Gehäuse einen Ringkanal. Am Austritt aus diesem Ringkanal ist in der Bewegungsrichtung des Luftstroms ein beschaufelter IJuftstromwirbler angeordnet0 Der Luftstromwirbler vermischt den aus'dem Gehäuse austretenden Luftstrom mit dein aus dem Gasverteilungskopf des Gaszuleitungsrohrs gelangenden Gasstrom. Beim Verbrennen des Gas-Luftgemisches bildet sich eine Flamme-.
  • Das Verbrennen des Gas-Luftgemisches erfolgt bei einem von Wert der Luftüberschußzhl annähernd gleich eins (α# 1,0), wodurch eine sehr hohe Temperatur der Verbrennungsprodukte bedingt wird (stöchiometrische Verhältnisse).
  • Die Verwendung des bekannten Gasbrenners, der mit Reichgas in dSen z.B. zum Rösten keramischer Erzeugnisse arbeitet, wo die Ofentemperatur entsprechend der vorgegebenen Ärbeitsfolge von etwa 20-50°C bis höchstens 1000-1400°C langsam ansteigen muß, wobei die Anstiegsgeschwindigkeit der Ofentemperatur streng zu regeln und zu überwachen ist, um hohe Verluste durch Ausschuß der keramischen Erzeugnisse zu vermeiden, kann infolge der hohen Temperatur der Verbrennungsprodukte und deren geringen Volumens das nach den technologischen Bedingungen vorgegebene Temperaturniveau im Ofen nicht gewährleisten0 Die hohe Temperatur der Verbrennungsprodukte erklärt sich durch einen relativ engen Regelbereich des bekannten Gasbrenners bezüglich des Luftverbrauchspro Kubikmeter des zu verbrennenden Gases. Die Arbeit des Gasbrenners wird durch den Wert der Luftüberschußzahl gekennzeichnet, die das Verhältnis der praktisch zugeführten Luftmenge zur theoretisch erforderlichen darstellt.
  • Der maximale Luftverbrauch des bekannten Gasbrenners übersteigt in der Regel nicht den Wert vonsC=1,7-1,9, da das Gas-Lüftgemisch unter diesen Bedingungen die untere Konzentrationsgrenze der Entflammbarket erreicht.
  • Bei der Arbeit des bekannten in einem Röstofen angeordneten Gasbrenners mit einer Luftüberschußzahl α =1,7-1,9 ist das Volumen der Verbrennungsprodukte ungenügend, wäh -rend ihre Temperatur in den außerst wichtigen Anfangsstadien der Wärmebehandlung (z. B. beim Rösten von Porzellanwaren) das nach den technologischen Bedingungen notwendige Niveau der Ofentemperatur wesentlich übersteigt.
  • Bei der Arbeit des Gasbrenners mit einer Luftüberschußzhal α=1,7-1,9 beim Rösten von Mauerziegeln übersteigt die Temperatur der Verbrennungsprodukte e während des ge -= ten Verlaufs der Warmebehandlung das nach den technologischen Bedingungen notwendige Niveau der Ofentemperatur.
  • Den bekannten Gasbrenner kennzeichnet also ein unter nügendes Volumen der Verbrennungsprodukte des Brennstoffs und ein Mißverhältnis der Temperatur der Verbrennungsprodukte zum Niveau der im Ofenraum erforderlichen Temperaturen. Das erschwert die Steuerung des ArbeitsablauS der Öfen, beschränkt ihre Leistungsfähigkeit und verursachtwechselnde Qualität der gerösteten Erzeugnisse sowie erhöhte Ausschußverluste Zur Herabsetzung der durch den Ausschuß der Produktion bedingten Verlauste werden in einer Reihe von Fällen feuerfeste Schutzeinrichtungen, z.B. seitliche Schutzwände der Ofenwagen, Kapseln, Ofenzargen, verwendet, die jedoch den nutzbaren Beschickungsraum des Ofens vermindern und den spezifischen Gasverbrauch pro Tonne der gerösteten Produktion sowie andere zusätzliche Betriebskosten erhöhen.
  • Zweck der Erfindung ist eine Erweiterung des Regelbereichs des Gas-Luftverhältnisses der Gasbrenner, die hauptsächlich zur Verwendung in Öfen zum Rösten keramischer Erzeugnisse bestimmt sind.
  • Um diesen und auch andere Zwecke zu erreichen, wurde die Aufgabe gestellt, einen derartigen Gasbrenner zu schaffen, der eine effektive Verwirbelung des Luftstroms und eine solche Gaszuleitung hätte, welche ein stabiles und wirksames Verbrennen eines Reichgases mit einer Luftüberschußzahl bis ct9 4 und folglich einen weiten Regelbereich der Temperatur aer Verbrennungsprodukte e und des spezifischen Volumens dieser Produkte gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem Gasbrenner mit einem Gehäuse für die Luftzufuhr, in welchem ein Gaszuleitungsrohr mit Gasverteilungskopf i'u'r den Wasaustritt koaxial angeordnet ist, das mit uem ehäuse einen Ringkanal bildet, an dessen Ausgang in der Richtung des Luftstroms ein beschaufelter Iuftstromverwirbler vorgesehen ist, erfindungsgemäß am Ausgang Ges Gaszuleitungsrohrs senkrecht zur Richtung des Gasstroms ein Zerteiler zum Leiten des Gasstroms parallel zu den Austrittskanten der Wirblerschaufeln vorhanden ist, die unter einem Winkel zur Luftstromrichtung so eingestellt sind, daß sie den lichten I>urchgangsquerschnitt des Ringkanals überdecken. Eine derartige Ausführung des Gasbrenners sichert eine effektive Verwirbelung des Luftstroms und schafft die notwendigen Bedingungen einer entsprechenden Vermischung des Brennstoffs mit der Luft sowie eine Stabilisierung der Flammenfront bei großem Luftverbrauch.
  • Das durch das Zuleitungsrohr kommende Gas tritt aus dea Brenner längs der Austrittakanten der Leitschaufeln des Wirblers aus. Die Vereinigung einer derartigen Gasstromzufuhr mit einer effektiven Verwirbelung des Luft;'-stroms gewährleistet im zentralen Teil der Flamme geringe Luftüberschüsse (α#1) bei hohen Luftmengen (α#4), die dem Gasbrenner zugeführt werden, und eine gleichmäßige Temperaturverteilung am Austritt der Verbrennungsprodukte mitα#4 aus der Feuerung.
  • Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Gasbrenners in Röstöfen wird beispielsweise beim Rösten keramischer Erzeugnisse das nach den technologischen Bedingungen erforderliche Temperaturniveau gesichert, Das erleichtert die Steuerung der Arbeitsfolge der Ofen, steigert ihre Leistungafähigkeit, stabilisiert die Qualität der gerösteten Erzeugnisse, vermindert wesentlich die Ausschußverluste und setst den spezifischen Gasverbrauch pro Tonne der gerösteten Produktion entsprechend herab.
  • Es erscheint zweckmäßig, die Schaufeln des Wirblers unter einem Winkel von etwa 450 zur Bewegungsrichtung des Luftstroms einzustellen.
  • Eine solche Einstellung der Wirblerschaufeln erzeugt eine effektive Verwirbelung des Luftstroms, der ein stabiles und effektives Verbrennen des Reichgases mit einer Luftüberschußzahl bisα#4 sichert.
  • Es empfiehlt sich, das Gaszuleitungsrohr zumindest mit zwei Leitschaufeln am Eintritt des Luftstroms in das Bren -nergehäuse zwecks einer gleichmäßigen Verteilung der Geschwindigkeiten und Drücke des Luftstroms vor dem Wirbler zu versehen.
  • Eine gleichmäßige Verteilung der Geschwindigkeiten und Drücke des Luftstroms vor dem Wirbler gewährleistet eine stabile Verbrennung des Reichgases mit einer Luftüberschußzahl bis α#4.
  • Der erfindungsgemäße Gasbrenner ermöglicht einen weiten Regelbereich des Gas-Luftwerhältnisses von α# 0,65 bis α#4.
  • Die Verwendung dieses Gasbrenners in Tunnelöfen sowie in Ofen mit periodischem Betrieb ermöglicht einen weiten Regelbereich der Temperatur@ und des Volumens der Verbrennungsprodukte, wodurch eine leiR dgssteigerung dieser Öfen, eine Verminderung der Ausschußverluste der ge£'oteten Erzeugnisse durch Stabilisierung deren Qualität und eine Herabsetzung des spezifischen Gasverbrauchs pro Tonne der gerösteten Produktion und anderer Betriebskosten erreicht wird.
  • Der erfindungsgemäße Gasbrenner ist nicht schwer und hat geringe Abmessungen; er kann in einer Reparatur- bzw.
  • Werkzeugabteilung einer keramischen Fabrik hergestellt werden; die montage, der Betrieb und die Einstellung des Brenners bieten keine besonderen Schwierigkeiten, und aus serdem werden in der Regel keine Umänderungen der Öfenfeue -rungen und des Schemas der Gas-Luftversorgung benötigt.
  • Weitere Ziele und Vorzüge der Erfindung werden aus der folgenden eingehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der beigelegten Zeichnungen verständlicher; es zeilen Fig.1 - schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Gasbrenners im Längsschnitt; Fig.2 - Ansicht nach dem Pfeil A auf Fig.1; Fig.3 - Schnitt nach der Linie III-III auf Fig.2; Der Gasbrenner hat ein Gehäuse 1 (Fig.1) zur zwangsweinen Luftzufuhr, ausgeführt in Form eines rechtwinkligen Krümmers aus zwei zusammengeschweißten Rohrstücken von gleichem Durchmesser. An den senkrechten Teil des Gehäuses 1 ist die äußere Luftleitung (in der Figur nicht abgebildet) angeschlossen. Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein Gszuleitungsrohr 2 mit Gasverteilungskopf 3 für den Austritt des Gasstroms koaxial angeordnet. Das Gaszuleitungsrohr 2 mit dem Gasverteilungskopf 3 bildet gemeinsam mit dem Gehäuse 1 einen Ringkanal 4, an dessen Ausgang in der Bewegungsrichtung des Luftstroms ein Wirbler 5 des Luftstroms mit den Schaufeln 6 vorgesehen ist.
  • Der Gasverteilungskopf 3 des Gaszuleitungsrohrs 2 bildet mit einem Stromzerteiler 7 einen ringförmigen Spalt 8 für den Gasaustritt in Richtung parallel zu den Austrittskanten der Schaufeln 6 des Luftstromwirblers 5.
  • Der Luftstromwirbler 5 (Fig.2) hat sechzehn Schaufeln 6, angestellt unter einem Winkel ph 450 (Fig.3) zur Bewegungsrichtung des Luftstroms (Pfeil B); die Breite dieser Schaufeln ist so gewählt, daß sie den lichten Durchgangsquerschnitt des Ringkanals 4 (Fig.1) überdecken, wodurch eine effektive Verwirbelung des Luftstroms geschaffen wird. An das Gaszuleitungsrohr 2 sind zwei Leitschaufeln 9 angeschweißt, die sich am Eintritt des Buftstroms in das Gehäuse 1 des Gasbrenners befinden.
  • Der erfindungsgemäße Gasbrenner arbeitet folgenderweise.
  • Von einem nicht dargestellten Gebläse wird dem Gehäuse 1 des Gasbrenners ein Luftstrom in der senkrechten Richtung zur Brennerachse zwangGeise zueführt. Weitergelangt der Luftstrom auf die beiden Leitschaufeln 9, die an das Gaszuleitungsrohr 2 angeschweißt sind, welche geringe Druckverluste sowie eine gleichmäßige Verteilung der Geschwindigkeiten und Drücke des Luftstroms im Ringkanal 4 vor dem Wirbler 5 gewährleisten.
  • Beim Durcbströmen des Wirblers 5 wird der Luftstrom effektiv verwirbelt, wodurch die erforderlichen Bedingungen einer gehörigen Vermischung des Gasstroms mit der Luft sowie eine Stabilisierung der Flammenfront geschaffen werden.
  • Der durch das Gaszuleitungsrohr 2 strömende Gasstrom tritt durch den ringförmigen Spalt 8, gebildet vom Gaßverteilungskopf 3 und dem Zerteiler 7, längs der Austrittskanten der Schaufeln 6 des Luftstromwirblers 5 aus.
  • Eine solche Gaszufuhr in Verbindung mit einer effektiven Verwirbelung des Luftstroms sichert ein stabiles Brennen sowohl bei geringem als auch bei großem spezifischen Luftverbrauch, der um mehr als das Vierfache den theoretisch erforderlichen Luftverbrauch zum Verbrennen des Gases deshalb übersteigt, weil im mittleren Teil der Plamme die Gasverbrennung fast in unveränderlichen, nahezu stöchiometrischen Bedingungen (α#1), d. h. bei großer Wärmekonzentration erfolgt, während sich der Luftüberschuß am Umfang des Stromes . der Verbrennungsprodukte verteilt.
  • Dabei erfolgt ein praktisch vollständiges vermischen und Ausgleich. der Temperaturen as Wirkusquerschnitt der Verbrennungsprodukte in einer geringen Entfernung vom Gasbrenner, und am Austritt aus der Feuerung wird eine gleichmäßige Temperaturverteilung gewährleistet.
  • Der Gasbrenner kann auch bei einem Luftmangel bis zu n.
  • α#0,65 stabil arbeite.

Claims (3)

PATENTANSPRüCHE
1. Gasbrenner mit einem Gebäuse für die Luftzufuhr, in welchem ein Gaszuleitungsrohr mit GasverteilungBkopf zum Gasaustritt koaxial angeordnet ist, das mit dem Gehäuse einen Ringkanal bildet, an dessen Ausgang in der Bewegungsrichtung des Luftstroms ein beschaufelter Luftstromwirbler vorgesehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß am Ausgang des Gaszuleitungsrohro (2) senkrecht zur Bewegungsrichtung'des Gasstroms ein Zerteiler (7) zum Leiten des Gasstroms parallel zu den Austrittskanten der Schaufeln (6) des Wirblers (5) vorhanden ist, wobei die Schaufeln unter einem Winkel zur Luftstromrichtung so eingestellt sind, daß sie den lichten Durchgangsquerschnitt des ringkanals (4) überdecken,
2. Gasbrenner nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schaufeln des Wirblers (5) unter einem Winkel von etwa 450 zur Bewegungsrichtung des luftstroms eingestellt sind.
3. Gasbrenner nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daB das Gaszuleitungsrohr (2) zumindest mit zwei Leitschaufeln (9) trägt, die am Eintritt des luftstroms in das Gehäuse (1) des Brenners zur gleichmäßigen Verteilung der Geschwindigkeiten und Drücke des Luftstroms vor dem Wirbler (5) angeordnet sind.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0669497A2 (de) * 1994-02-26 1995-08-30 H KRANTZ-TKT GmbH Einrichtung zum Verbrennen von oxidierbaren Schadstoffen
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