DE3022275C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiger Brenner ist aus der DE-OS 21 18 373 be­ kannt. Bei diesem erfolgt die Erzeugung des Vorgemisches nicht durch separate Zufuhr von Primärluft und gasförmigen Brenn­ stoff, vielmehr wird gasförmiger Brennstoff über ein Injek­ torrohr eingeführt, wobei die Primärluft zugleich infolge des Saugeffekts der Strömung des Brennstoffes mit an­ gesaugt wird.

Bei der Suche nach einer Verbesserung des Wir­ kungsgrades von Industrieöfen kommt man zur Verwendung der Vorwärmung der Verbrennungsluft unter Einsatz von Rekuperato­ ren für die in den Abgasen enthaltene Wärme.

Für gewisse Ofentypen ermöglicht die Wärmerückgewinnung eine Vorwärmung der Luft bis auf eine Temperatur, die 600°C bis sogar 700°C erreichen kann. Ein solch erhöhtes Temperaturni­ veau ist aber nicht immer verträglich mit einer günstigen Funktionsweise der Brenner. So ist bei Öfen zum Blankglühen von Bändern beispielsweise, für die man eine Verbrennung ohne die geringste Spur fester unverbrannter Stoffe (d. h. von Ofenruß) fordert, die Verwendung vorgewärmter Luft bei den oben angegebenen erhöhten Temperaturen für kohlenstoffreiche Brennstoffe schwierig. Dies darum, weil Kohlenwasserstoffe zwischen 250 und 450°C einem Kracken ausgesetzt sind. Dies wird besonders fühlbar bei Brennern, die mit Luftunterschuß und bei geringer Teilleistung arbeiten. Unter gewissen Bedin­ dungen kann der Anstieg des Luftanteils die Krackgrenze ver­ schieben; dieses Hilfsmittel jedoch steht konträr zu den An­ forderungen an Brennstoffeinsparung.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Brenner zu schaffen, der eine Verbrennung des Brennstoffes ohne Bil­ dung unverbrannter Feststoffe, unabhängig von der Temperatur der Verbrennungsluft, ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst.

Es wird also eine geringe Menge kalter Primärluft dem gasför­ migen Brennstoff zugesetzt. Dadurch, daß die kalte Primär­ luft, vorgemischt mit dem Brennstoff im Injektor des Brenners verwendet wird, ergibt sich insbesondere der Vorteil, daß es möglich wird, den Injektor während des Arbeitens des Brenners im niedrigen Teillastbereich zu kühlen und so das Kracken des Gases im Injektor zu vermeiden. Außerdem läßt sich die Bildung eines entflammbaren Gemisches außerhalb des Injektors be­ schleunigen und die Bildung von Kohlenstoff in der Flamme eliminieren, denn die Verbrennung findet im Augenblick der Dissoziierung des kohlenstoffhaltigen Brenngasmoleküls statt. So bildet sich Kohlenmonoxyd anstelle von Kohlenstoff, dessen Bildung unvermeidlich wäre bei warmer Verbrennungsluft ohne kalte Primärluft im Vorgemisch mit dem dem Injektor zugeführ­ ten gasförmigen Brennstoff.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben.

Eine einzige Ausführungsform der Erfindung soll nun anhand der Zeichnung näher erläutert werden; deren

einzige Figur zeigt einen Brenner im Axialschnitt.

Zu sehen ist ein Brenner mit einem Brennerkörper 10, der in­ nen mit einer isolierenden Feuerfestauskleidung 12 sowie mit einem Montageflansch 14 versehen ist. Dieser Körper 10 weist einerseits eine Zuführung 16 für vorgewärmte Sekundärluft, beispielsweise nach Durchgang durch Rekuperatoren für die im Abgas enthaltene Wärme, und andererseits eine Öffnung 18, durch die ein Injektor 22 eingeführt ist, auf. Die Lagerung des Injektors 22 erfolgt mittels einer gegen den Körper 10 verschraubten Platte 20. Letzterer umfaßt im übrigen eine Luftleiteinrichtung 24, die verschiendenste Formen, wie weiter unten angegeben, aufweisen kann. Am Flansch 14 des Körpers 10 ist ein Feuerfestbrennraum 26 angebracht, der bei 28 einen Hilfsbrenner (nicht dargestellt) aufnimmt, der die Zündung des Brenners sichert.

In den Injektor 22 werden gasförmiger Brennstoff und kalte Primärluft getrennt eingeführt, um ein partielles Vorgemisch zu bilden. Hierzu umfaßt der Injektor 22 als Speiseöffnung die Öffnung 30 zum Einführen brennbaren Gases und die Öffnung 32 zum Zuführen kalter Primärluft. Dabei ist der Primärluft­ durchsatz konstant; die in den Injektor 22 eingeführte Gas­ menge ist derart, daß das Gas-Primärluft-Gemisch sich ober­ halb der oberen Zündgrenze befindet.

Die Steuerung der Brennerleistung wird vorgenommen, indem man gleichzeitig die den Injektor 22 durchsetzende Gasmenge sowie die Menge an vorgewärmter Sekundärluft regelt, welche über die Zuführung 16 zugeführt und in den Ringraum 34 zwischen Injektor 22 und Luftleiteinrichtung 24 eingeblasen wird; die Primärluftmenge des Vorgemisches bleibt unabhängig von den Änderungen der anderen Durchsätze (Brenngas und vorgewärmte Sekundärluft).

Die Luftleiteinrichtung 24 kann unterschiedliche Konfigura­ tionen aufweisen, um ein schnelles und inniges Gemisch zwi­ schen der vorgewärmten Sekundärluft und dem Vorgemisch sicherzustellen und um zu einer schnellen Verbrennung ohne Bildung freien Kohlenstoffs zu führen.

Der Injektor 22 kann mit radialen, axialen oder schrägen Aus­ trittsöffnungen 36 ausgestattet sein, die einen Durchmesser derart aufweisen, daß die Geschwindigkeit der Strahlen des Vorgemisches kalte Primärluft/gasförmiger Brennstoff am Aus­ tritt des Injektors ausreichend ist, um eine günstige Vermi­ schung dieses Vorgemisches und vorgewärmter Sekundärluft, un­ abhängig von der Brennerleistung, zu sichern.

Im übrigen wird die Form des Brennraums 26 derart gewählt, daß eine intensive Rezirkulation des Verbrennungsgases ermög­ licht wird und eine wirksame und vollständige Verbrennung ge­ sichert ist. Diese Rezirkulation kann mit Hilfe eines geraden oder eines mit einer Einschnürung versehenen Tunnels erhalten werden. Die den Brennraum 26 verlassenden Abgase enthalten keine Kohlenwasserstoffe mehr und besitzen eine Zusammenset­ zung ähnlich Gasen, die aus einer vollkommenden Verbrennung stammen.

Claims (4)

1. Brenner für gasförmige Kohlenwasserstoffe als Brenn­ stoff, insbesondere für Industrieöfen, mit einem Injek­ tor (22) für ein Vorgemisch aus dem Brennstoff und kal­ ter Primärluft und mit Einspeisung von vorgewärmter Se­ kundärluft über den Umfang des Injektors (22), dadurch gekennzeichnet, daß im Vorgemisch die Menge kalter Primärluft unabhän­ gig von der Menge des Brennstoffs konstant und so be­ messen ist, daß das Vorgemisch immer über der oberen Zündgrenze gehalten wird.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Brennstoff und kalte Primärluft getrennt in den In­ jektor (22) einführbar sind.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Brennerleistung durch gleichzei­ tige Regelung der in den Injektor (22) eingeführten Gasmenge und der eingeblasenen Menge an Sekundärluft erfolgt.

4. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei in einem wärmeisolierten Brennerkörper (10) angeordnetem Injektor (22), der von einer Luftleiteinrichtung (24) für Sekundärluft umgeben ist und einem Feuer­ festbrennraum (26) am Brennerkörper (10) zugeordnet ist, die Sekundärluft in einen der Luftleiteinrichtung (24) vorgeschalteten Ringraum (34) vorgewärmt einführ­ bar ist.