DE3150574C2

DE3150574C2 - Keramischer Brenner für einen senkrechten Winderhitzer-Brennschacht

Info

Publication number: DE3150574C2
Application number: DE3150574A
Authority: DE
Inventors: Georg 5000 Köln Wolf
Original assignee: Martin and Pagenstecher AG
Current assignee: Martin and Pagenstecher AG
Priority date: 1981-12-21
Filing date: 1981-12-21
Publication date: 1989-02-23
Also published as: EP0082309B1; US4470800A; JPS6144204B2; JPS58110915A; ATE13585T1; DE3263930D1; DE3150574A1; CA1194694A; EP0082309A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen keramischen Brenner im unteren Teil eines Winderhitzer-Brennschachtes zur getrennten Zuführung von Gas und Verbrennungsluft, bei dem von getrennten Gas- und Luftkammern, in die Eintrittsstutzen für Gas bzw. Luft münden, ausgehende nebeneinanderliegende, senkrecht verlaufende, voneinander getrennte, zur Brennerkrone führende Gas- und Luftkanäle mit langgestrecktem horizontalen Querschnitt vorgesehen sind. Zwischen den Gas- und Luftkanälen (6, 7) ist mindestens ein diesen und der Gas- und Luftkammer (4, 5) gegenüber abgeschlossener von der Brennersohle (12) bis zur Brennerkrone (14) führender Gas- und mindestens ein Luftschlitz (15, 16) angeordnet, in die unter der Brennersohle (12) gesonderte absperrbare Zuleitungen (20, 21) zusätzlich Gas bzw. Luft einspeisen.

Description

Die Erfindung betrifft einen keramischen Brenner im unteren Teil eines senkrechten Winderhitzer-Brennerschachtes, in welchem von je einer Kammer für Gas und Verbrennungsluft ausgehende, in einer Wand nebeneinanderliegende, getrennt senkrecht zur Brennerkrone führende Gas- und Luftkanäle mit langgestrecktem horizontalen Querschnitt vorgesehen sind.

Keramische Brenner dieser Gattung sind z. B. aus der DE-AS 12 90 285 bekannt. Bei diesen sind die Gas- und Luftkanäle in abwechselnder Reihenfolge in einer auf der Brennersohle ruhenden Wand angeordnet und oberhalb der Gas- und Luftkanäle mehrere Verteilerlagen an der Brennerkrone vorgesehen. Sie werden insbesondere in Hochofen-Winderhitzern zur Erzeugung des für den Hochofenbetrieb benötigten Heißwindes eingesetzt. Mit ihnen kann eine gute Durchmischung und gleichmäßige Verteilung der Medien erreicht werden. Bei der Inbetriebnahme eines Winderhitzers ist ein Anfahrvorgang erforderlich, um den kalten Winderhitzer aufzuheizen. Mit den bekannten keramischen Brenner kann dieser Anfahrvorgang wegen eines begrenzten Regelbereiches nicht durchgeführt werden. Es ist daher erforderlich, einen kalten Winderhitzer, der mit einem keramischen Brenner der beschriebenen Gattung ausgerüstet ist, mit einem separaten Hilfsbrenner anzufahren. Nach Erreichen der Anfahrtemperatur von ca. 500—700⁰C wird der Hilfsbrenner, bei dem es sich im allgemeinen um einen handelsüblichen Brenner mit entsprechendem Regelbereich handelt, abgebaut Das weitere Aufheizen des Winderhitzers kann dann

ίο mit dem eingebauten keramischen Brenner fortgesetzt werden.

Bei Betriebsstillständen, die kürzer als drei Monate sind, ist es vorteilhaft, den Winderhitzer nicht vollkommen kalt zu fahren, sondern auf einer Temperatur von ca. 600⁰C zu halten. Zur Durchführung dieses sogenannten Warmhaltebetriebes sind die gattungsgemäßen keramischen Brenner ebenfalls nicht geeignet Dies trifft insbesondere zu, wenn bei einem Betriebsstillstand auch die Schwachgaszufuhr (Gichtgas) vom Hochofen ausfällt und nur Starkgas (Erdgas, Koksofengas) für den Warmhaltebetrieb zur Verfugung steht Bisher war daher für den Warmhaltebetrieb der Einsatz eines zusätzlichen Warmhaltebrenners erforderlich, dessen Montage und Demontage einen erheblichen Aufwand darstellt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen keramischen Brenner der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit dem die begrenzten Steuerungsmöglichkeiten überwunden und die Nachteile im Hinblick auf die Montage und Demontage separater Hilfsbrenner für den Anfahrvorgang und den Warmhaltebetrieb vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem keramischen Brenner der eingangs beschriebenen Gattung dadurch gelöst, daß zwischen den Gas- und Luftkanälen mindestens je ein diesen und der Gas- und Luftkammer gegenüber abgeschlossener, von der Brennersohle bis zur Brennerkrone führender Gas- und Luftschlitz angeordnet ist. in die unter der Brennersohle gesonderte absperrbare Zuleitungen Gas bzw. Luft einspeisen.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil liegt insbesondere in der sektionsweise möglichen Steuerung des keramischen Brenners, wodurch sich die Anordnung separater Hilfsbrenner erübrigt. Der Hilfsbrenner ist im Hauptbrenner integriert.

Mit dem integrierten keramischen Hilfsbrenner kann das lineare Aufheizen des Winderhitzers von 20 auf 1100⁰C durchgeführt werden. Von 0,5-5% der Gesamtbrennerleistung im Schwachgasbetrieb wird nur ein Gas- und ein Luftschlitz über die gesonderten Gas- und Luftzuleitungen beaufschlagt In diesen Zuleitungen wird gemessen und geregelt.

Ferner kann mit dem integrierten keramischen Hilfsbrenner das energiesparende Warmhalten der Winderhitzer im Temperaturbereich über 600° C entweder mit Schwachgas oder mit Starkgas durchgeführt werden. Beim Betrieb mit Stairkgas im Bereich unter 5% der Gesamtleistung werden Starkgas und die zur einwandfreien Verbrennung erforderliche Brennluftmenge ebenfalls über den keramischen Hilfsbrenner gefahren. Luftüberschüsse werden temperaturabhängig über die Luftkanäle des Hauptbrenners geregelt. Es ist dabei möglich, mit einem Luftüberschuß bis 150% zu fahren.

Gasdruckschwankungen, besonders beim Schwachgasbetrieb, können mit einem automatisch arbeitenden, auf Sollwertmenge eingestellten Regelorgan, ausgeglichen werden.

Im Normalbetrieb arbeitet der keramische Hilfsbrenner zusammen mit dem Hauptbrenner als Einheit Der integrierte Hilfsbrenner kann auch die Aufgabe eines Zündbrenners übernehmen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen keramischen Brenners sind in den Unteransprüchen gefc-T· nnzeichnet

Bei der Brennerkonstrukäon der DE-AS 12 90 285 stützen sich die Gas- und Luftkanäle des Brenners auf einer die Gas- und Luftkammer bildenden Mittelwand mit anschließenden Bögen ab. Die Anordnung eines integrierten jedoch separat zu steuernden Hilfsbrenners ist bei dieser Konstruktion nicht möglich. Beim erfindungsgemäßen Brenner ruht dagegen eine in Querschnittsebene mäanderförmige Wand, welche die Gas- und Luftkanäle bzw. -schlitze begrenzt, auf der Brennersohle auf. Auf diese Weise ist es möglich, einzelne Gas- und Luftschlitze von der Brennersohle her mit Gas und Luft zu versorgen. Durch die Mäanderform der Wand wird außerdem eine gute Standfestigkeit derselben sichergestellt

Vorteile ergeben sich dadurch, daß durch die über die senkrechte Mittelebene des Brennerschachtes hinweggeführten und dadurch langgestreckten mäande. förmig verlaufenden Gas- und Luftschlitze der Querschnitt im Brenner an der engsten Stelle bis zu 30% größer wird. Werden kaltes Gas und kalte Verbrennungsluft benutzt, kann der Winderhitzer mit geringerer Ventilatorleistung gefahren werden. Wird die Verbrennungsluft vorgewärmt, so ist es aufgrund des vergrößerten Brennerquerschnitts möglich, mit gleichem Vordruck der Ventilatoren zu fahren, d. h. größere Ventilatoren brauchen nicht zum Einsatz zu kommen.

Eine gute Durchmischung von Gas und Luft des Haupt- und Hilfsbrenners ergibt sich durch die abwechselnde Anordnung von Gas- und Luftschlitzen und die Integration der Gas- und Luftschlitze des Haupt- mit denen des Hilfsbrenners.

Beim keramischen Brenner der Erfindung sind bevorzugt die Wände und seitlichen Abschlüsse der Gas- und Luftschlitze aus übereinander angeordneten keramischen Formsteinen und Formplatten erstellt. Die Verwendung von Formplatten und Formsteinen hat den Vorteil, daß beim Zusammenbau des Brenners im Winderhitzer diese Teile nicht mehr zugerichtet und bearbeitet zu werden brauchen. Zur Verbindung derselben untereinander sind Nut-Feder- bzw. Noppen-Vertiefungs-Elemente vorgesehen. Die Nut- und Feder-Anordnungen dienen zur Abdichtung gegenüber Gas und Verbrennungsluft. Ferner erleichtern sie wie auch die Noppen-Vertiefungs-Elemente den Zusammenbau des Brenners und fixieren die Formplatten und Formsteine gegeneinander.

In weiterer Ausgestaltung sind Formsteine mit beidseitigen Vorsprüngen gleichmäßig verteilt in den Wänden der Gas- und Luftschlitze angeordnet und die Vorsprünge angrenzender Wände stehen zur Abstützung miteinander in Berührung. Die beiderseitigen Vorsprünge an den Formsteinen, die in benachbarten Wänden einander berühren, erhöhen die Stabilität der Brennerwände.

Der erfindungsgemäße keramische Brenner kann sowohl in einem Winderhitzer mit außenliegendem als auch mit innenliegendem Brennschacht angeordnet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen u"ter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen horizontalen Querschnitt durch einen keramischen Brenner gemäß Linie I-I in F i g. 2, der im außenliegenden Brennschacht eines Winderhitzer!, angeordnet ist;

Fig.2 einen lotrechten Querschnitt durch den keramischen Brenner gemäß F i g. 1 nach der Linie H-II; Fig.3 einen lotrechten Querschnitt durch den

keramischen Brenner gemäß F i g. 1 nach der Linie IH-III;

in F i g. 4 einen horizontalen Querschnitt nach der Linie IV-IV in F ig. 2 und 3;

Fig.5 einen horizontalen Querschnitt durch einen keramischen Brenner gemäß linie A-A in F i g. 6, der im innenliegenden Brennschacht eines Winderhitzers angeordnet ist;

Fig.6 einen lotrechten Querschnitt durch den

keramischen Brenner gemäß F i g. 5 nach der Linie B-B; F i g. 7 einen lotrechten Querschnitt durch den

keramischen Brenner gemäß F i g. 5 nach der Linie C-C Der in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Brenner ist im unteren Teil eines außenstehende-. Winderhitzer-Brennerschachtes i mit kreisförmigem Querschnitt angeordnet. Auf gegenüberliegenden Seiten des Brennschachtes münden Eintrittsstutzen 2, 3 für Gas bzw. Verbrennungsluft, in die im Brennschachtinneren angeordnete Gas- bzw. Luftkammer 4, 5 ein. Im Brennschacht sind keramische Formsteine 8 bzw. Formplatten 9 so neben- und übereinander angeordnet, daß sie nebeneinanderliegende, senkrecht verlaufende gegeneinander abgeschlossene Gas- und Luftkanäle 6,7 bilden, wobei jeweils die Gaskanäle 6 nur mit der Gaskammer 4 und die Luftkanäle 7 nur mit der Luftkammer 5 in Verbindung stehen.

Wie in Fig.4 ausschnittsweise dargestellt, sind die keramischen Formsteine und Formplatten miteinander über Feder-Nut-Elemente bzw. Noppen-Vertiefungselemente 10,11 verbunden.

Die die Gas- und Luftkanäle 6,7 mit langgestrecktem horizontalen Querschnitt begrenzenden Wänden ruhen auf der Brennersohle 12 und erstrecken sich auf beiden Seiten über die Mittelebene 13 des Brennschachtes hinaus. Im unteren Teil des Brennschachtes ist die Ausdehnung über die Mittelebene begrenzt wegen der dort vorgesehenen Gas- und Luftkammer 4,5. Oberhalb der Gas- und Luftkammern erweitert sich die Ausdehnung der Kanäle 6, 7 allmählich auf den gesamten Brennschachtdurchmesser, wie insbesondere F i g. 3 zeigt, wodurch die Gas- und Luftkammern 4 bzw. 5 vom Brennschacht abgeteilt sind. Oberhalb der Gas- und Luftkanäle 6, 7 sind die Verteilerlagen 14 der Brennerkrone angeordnet.

Wie Fig. 1 zeigt, sind ein Gasschlitz 15 und ein Luftschlitz 16 gegen die Gas- bzw. Luftkammer 4,5 und gegen J'ie Gas- und Luftkanäle 6,7 durch Formsteine 17 abgeschlossen. Auf diese Weise werden zwei von der Brennersohle 12 bis zu den Verteilerlagen 14 der Brennerkrone reichende separate Gas- und Luftschlitze gebildet. Unterhalb der Brennersohle 12 sind, wie F i g. 2 und 3 zeigen, ein Gas- und ein Luftkasten 18, 19 angeordnet, die jeweils mit dem separaten Gas- bzw. Luftschutz 15, 16 in Verbindung stehen und von separaten Gas- und Luftzuleitungen 20, 2* ta- und abschaltbar sowie steuerbar mit Gas und Luft für den integrierten Hilfsbrenner versorgt werden. Die zugehörigen Absperrorgane, Regelorgane und Mengenmeßeinrichtungen sind nicht dargestellt.

Zur Abstützung der die Gas- und Luftkanäle bzw. -schlitze bildenden Wände untereinander sind, wie

insbesondere F i g. 4 zeigt, an den Wänden gleichmäßig verteilte Formsteine 22 angeordnet, die beidseitig in die Kanäle bzw. Schlitze ragende Vorsprünge 23 aufweisen. Die Vorsprünge angrenzender Wände berühren sich gegenseitig und geben dadurch dem Brenner ausreichende Stabilität.

Der in den Fig.5 bis 7 dargestellte Brenner ist im unteren Teil eines innenliegenden Brennschachtes I mit ovalem Querschnitt eines Winderhitzers angeordnet. In den Brennschacht münden zu beiden Seiten der Mittelebene 13 der kurzen Achse des Brennschachtquerschnittes Eintrittsstutzen 2, 3 für Gas und Verbrennungsluft ein, an die sich im Brennschachtinneren eine Gas- bzw. eine Luftkammer 4 bzw. 5 anschließen. Die Gas- und Luftkanälc 6, 7. die einen π langgestreckten horizontalen Querschnitt haben, reichen bis zur Brennsohle 12 und erstrecken sich in ihrer horizontalen Ausdehnung mit ihrem freien Querschnitt über die Mittcicbcric !3 der kurzer·. Achse de; ovalen Brennschachtquerschnitts hinaus.

Auch bei dieser Ausführungsform ist die Ausdehnung im unteren Teil des Brennschachtes begrenzt wegen der erforderlichen Gas- und Luftkammern 4, 5. Oberhalb der Gas- und Luftkammern erweitert sich die Ausdehnung allmählich auf den gesamten Brennschachtquerschnitt, wie insbesondere Fig. 7 zeigt. Mit 14 sind wieder die Verteilerlagen der Brennerkrone sowie mit 15 und 16 ein separater Gas- und Luftschlitz und mit 17 Formsteine bezeichnet, zum Abschließen der Schlitze 15 und 16.

Wie Fig. 6 und 7 zeigen, ist unterhalb der Brennersohle 12 ein Luftkasten 19 angeordnet sowie ein dahinter liegender nicht dargestellter Gaskasten 18, eic mit dem separaten Gas- bzw. Luftschlitz 15, 16 des integrierten Hilfsbrenners in Verbindung stehen und von separaten in Fig. 5 dargestellten Gas- und Luftzuieitungen 20, 2i /u- und abschaltbar sowie steuerbar mit Gas und Luft versorgt werden. Die zugehörigen Absperrorgane, Regelorgane und Mengenmeßeinriohtungen sind nicht dargestellt.

Hierzu 4 Biaii Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Keramischer Brenner im unteren Teil eines senkrechten Winderhitzer-Brennschachtes, in welchem von je einer Kammer für Gas und Verbrennungsluft ausgehende, in einer Wand nebeneinanderliegende, getrennt senkrecht zur Brennerkrone führende Gas- und Luftkanäle mit langgestrecktem horizontalen Querschnitt vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gas- und Luftkanälen (6,7) mindestens je ein diesen und der Gas- und Luftkammer (4, 5) gegenüber abgeschlossener, von der Brennersohle (12) bis zur Brennerkrone führender Gas- und Luftschlitz (15, 16) angeordnet ist, in die unter der Brennersohle (12) gesonderte absperrbare Zuleitungen (20, 21) Gas bzw. Luft einspeisen.

2. Keramischer Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Brennersohle (12) ruhende,<üe Gas- und Luftkanäle bzw. -schlitze (6,7; 15, 16) begrenzende Wand ir» Querschnitlsebene mäanderförmig beidseits über eine senkrechte Mittelebene (13) des Brennerschachtes (1) hinaus verläuft.

3. Keramischer Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas- und Luftkanäle (6, 7) in abwechselnder Reihenfolge auf beiden Seiten der Gas- und Luftschlitze (15,16) angeordnet sind.

4. Keramischer Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände und seitlichen Abschlüsse der Gas- und Luftkanäle bzw. -schlitze (6, 7; 15, 16) aus übereinander angeordneten keramisdien Formplatten (9) und Formsteinen (8) bestehen, die untereinander durch Nut/Feder-Anordnung bzw. durch Noppen-Vertiefungs-Elemente (10,11) verbunden sind.

5. Keramischer Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Formsteine (22) mit beidseitigen Vorsprüngen (23) gleichmäßig verteilt in den Wänden der Gas- und Luftkanäle bzw. -schlitze (6,7; 15, 16) angeordnet sind und die Vorsprünge (23) benachbarter Wände einander berühren.