DE3033988C2

DE3033988C2 - Gasbrenner mit integrierter Brennerkopf-Luftkühlung

Info

Publication number: DE3033988C2
Application number: DE3033988A
Authority: DE
Inventors: Piet Prof. Dr. 5100 Aachen Reynen; Karl-Friedrich Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. 4100 Duisburg Schmid
Original assignee: Individual
Current assignee: Schmid Karl-Friedrich Dr 4937 Lage De
Priority date: 1980-09-10
Filing date: 1980-09-10
Publication date: 1986-04-17
Also published as: DE3033988A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner mit integrierter Brennerkopf-Luftkühlung und gleichzeitiger Verbrennungsluftvorwärmung sowie mit Sekundärluftzumischung zur Erzeugung von Heizgasen, insbesondere für den Einsatz in Industrieöfen zur Herstellung empfindlicher keramischer Produkte, wobei die Kühlluft für den Brennerkopf, di<; in einem Ringrohrraum im Brenner nach vorne geführt wird, dort a'" einer Stirnplatte aufprallt, diese kühlt und dabe^: erwärmt wird und anschließend als vorgewärmte Verbrennungsluft verwendet wird.

Ein derartiger Brenner ist aus der DE-PS 6 05 367 bekannt.

Für industrielle Erwärmungsprozesse zur Herstellung keramischer Produkte ist es stets notwendig, bestimmte Aufheiz- und Abkühlprogramme einzuhalten. Dies erfordert die Erzeugung von Heizgasen unterschiedlicher Temperaturen durch eine geeignete Verbrennungseinrichtung. Ein solcher Brenner muß in der Lage sein, Heizgastemperaturen über einen breiten Bereich, in der keramischen Technologie von etwa 100 -1800° C zu produzieren.

Da fast alle keramischen Produkte empfindlich gegen Temperaturschock und -wechsel sind, sollen sie nicht direkt mit der Flamme in Kontakt kommen. Deshalb werden nur die Heizgase mit den geforderten Temperaturen in die verschiedenen Zonen des Ofens eingeleitet.

Es ist bekannt, hierzu Tunnelbrenner zu verwenden, bei denen sich die Flamme innerhalb einer röhrenförmigen Brennkammer unmittelbar im Anschluß an den Brenner ausbildet, wie es beispielsweise in der DE-OS 24 61 222 beschrieben ist. Die Verbrennung findet dadurch außerhalb des Ofenraumes statt, die Heizgase treten mit definierter Temperatur, gesteuert durch den Luftüberschuß, aus dem Verbrennungsaggregat in den Ofen ein. In den meisten technischen Anwendungsfällen wird die dazu benötigte Sekundärluft mittels einer aufwendigen Konstruktion durch die Ofenwandung der Brennkammer zugeleitet.

Nachteil der bisher bekannten Brenner ist jedoch die sehr aufwendige Konstruktion und die fehlende Möglichkeit, einen einzigen Brenner aus Stahl zur Erzeugung von Heizgasen mit niedrigen und auch sehr hohen Temperaturen einzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einem konstruktiv einfach aufgebauten und kostengünstig herstellbaren Gasbrenner Heizgase sowohl mit extrem hohen als auch mit sehr niedrigen Temperaturen herzustellen. Zu letztgenanntem Zweck muß eine große Luftmenge der Flamme beigemischt werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem Gasbrenner der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sekundärluft zur Erzeugung von Heizgasen niedrigerer Temperaturen durch ein in der Brennerachse angeordnetes Rohr in den inneren Kernbereich der Brennerflamme hinein zugemischt wird.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es mit einem einzigen, vielseitig verwendbaren und konstruktiv einfach aufgebauten

is Gasbrenner möglich ist, Heizgase mit sehr niedrigen und mit extrem hohen Temperaturen zu erzeugen, ohne daß einerseits die Sekundärluft, wie in sonst vierfach üblichen Brennern, durch die Ofenwandung in den Brenntunnel eingeführt werden muß, noch daß andererseits eine spezielle Kühlung des Brennerkopfes mit zusätzlicher Luft oder mit Wasser erfolgen muß. Insbesondere wird bei eventuellen Defekten die Gefahr durch das in den heißen Ofenraum austretende Wasser vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Figur zeigt, daß der Brenneraufbau durch drei ineinandergeschoben angeordnete koaxiale Rohre 1, 2 und 3 charakterisiert ist, die durch Distanzstücke 4 zentriert sind. Das Brenngas wird über einen Verteilerraum 5 durch das äußere Rohr 1 zugeführt und tritt kurz vor der Vermischung mit der Luft durch einen Ringspalt 6 in den Vormischraum 7 aus. Die Primärverbrennungsluft, die in jeweils stöchiornetrischer oder !uftreicher Menge zur Verfügung gestellt wird, strömt in einem zweiten Ringrohrraum 8, der innerhalb des Gasrohres liegt und dessen Außenrohr 2 dadurch gleichzeitig als innere Gasführung dient, über eine Verengung 9 nach vorne in den Brennerkopf 10. An der Stirnplatte 11 des Brenners prallt die Luft auf, wird radial nach außen abgeleitet und strömt entlang der Luftführungseinrichtung 12 im Brenner bis zum Mischort zurück. Dort tritt sie durch einen Ring von Bohrungsdüsen 13 in den außen vorbeiströmenden Gasstrahl ein und bewirkt durch ihren hohen Impuls eine intensive Vermischung von Gas und Luft. Beim Aufprall der Luft am Brennerkopf 10 wird die Stirnplatte 11 konvektiv durch die stark turbulente Strömung gekühlt.

Das Gemisch tritt am Brennermund 14 aus dem Vormisciiraum 7 in den Feuerraum 15 ein und wird unmittelbar vor der Stirnplatte 11 gezündet. Die Flamme und das heiße Abgas können vor der Stirnplatte 11 des Brenners rezirkulieren, diese Abgasrückführung verbessert die Stabilität der Flamme.

Zur Erzeugung niedriger Heizgastemperaturen wird Sekundärluft durch ein drittes, in der Brennerachse liegendes Rohr 3 zugeführt. Die Sekundärluft tritt in das Rezirkulationsgebiet 16 und dadurch in den inneren

6o: iKernbereich der Brennerflamme aus und vermischt sich dort und auf dem weiteren Weg im Brennerstein mit dem Verbrennungsabgas. Dabei intensiviert die Sekundärluft die Vermischung, was zu einer noch stabileren Und kürzeren Flarnmenförm führt.

Am Zufuhrende 17 des Sekundärluft-Rohres 3 ist ein kleines Schauglas 18 angebracht, welches die Beobachtung des inneren Kerns der Flamme und ihrer Spitzen sowie der gegenüberliegenden Ofenwand oder eines

I ³

f eingesetzten Nutzgutes gestattet Diese Öffnung kann

H bei Bedarf auch ganz verschlossen oder zur Einführung

'j von Thermoelementdrähten sowie anderer Meßsonden

U benutzt werden.

H Es besteht die Möglichkeit, den gesamten Brenner-

5 kopf 10 sowie die Luftführungseinrichtung 12 und das

^ äußere Gemisch-Führungsrohr 19 abzunehmen und

■i auszutauschen. Dadurch können mit einer Brenner-

j. grundkonstrviktion mittels neuer Brennerköpfe 10 ei-

J nerseits eventuell auftretende Beschädigungen schnell

S beseitigt werden, andererseits sind durch Variation der

'f Brennerkopfgeometrie andere Flammenformen herstellbar.

Das äußere Führungsrohr 19 des Brennstoff-Luft-Gemisches ist bis zum Brennermund 14 durchgehend aus

i'. Stahl bestehend dargestellt Es kann jedoch auch durch ein kürzeres Rohrstück, das bis knapp oberhalb der

'Λ Bohrungsdüsen 13 reicht und das Material des umge-

;, benden Brennersteines vor dem hohen Impuls der Luft-

.;; strahlen schützen soll, ersetzt werden. Dieses Rohrstück

% stößt dann an eine vorspringende Kante des Brenner-

i Steines, der dadurch als Verlängerung dtri Vormisch-

% raum 7 umschließt und gleichzeitig den stählernen Bren-

I nerring gegen Wärmestrahlung vom Ofenraum her ab-

j1 schirmt.

I Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentanspruch:

Gasbrenner mit integrierter Brennerkopf-Luftkühlung und gleichzeitiger Verbrennungsluftvorwärmung sowie mit Sekundärluftzumischung zur Erzeugung von Heizgasen, insbesondere für den Einsatz in Industrieöfen zur Herstellung empfindlicher keramischer Produkte, wobei die Kühlluft für den Brennerkopf, die in einem Ringrohrraum im Brenner nach vorne geführt wird, dort an einer Stirnplatte aufprallt, diese kühlt und dabei erwärmt wird und anschließend als vorgewärmte Verbrennungsluft verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärluft zur Erzeugung von Heizgasen niedrigerer Temperaturen durch ein in der Brennerachse angeordnetes Rohr (3) in den inneren Kernbereich der Brennerflamme hinein zugemischt wird.