DE4208611A1 - Atmosphärischer Gasbrenner mit einem schachtförmigen, einen Luftstrom führenden Gehäuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen atmosphärischen Gas­ brenner mit einem schachtförmigen, einen Luftstrom füh­ renden Gehäuse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-PS 31 13 416 ist ein derartiger Gasbren­ ner bekannt, der dazu dient, einen Gebläseluftstrom durch Mischen mit den Brennerabgasen direkt zu erhitzen zur Verwendung in Trocknungsgeräten oder dergleichen. Die Gasdüse und der Mischrohreintritt sind durch eine haubenartige Luftströmungsführung vor einem unmittel­ baren Zutritt der Gebläseluftströmung geschützt, damit die Verbrennungsluftansaugung durch den Impuls des aus der Gasdüse in das Mischrohr strömenden Brenngases in einer von der Gebläseluftströmung unabhängigen Bypass- Strömung stattfindet. Der Brennerkopf besteht aus einer quer im Gehäuse liegenden scheibenförmigen Brennerplat­ te, aus der das Gemisch in Gehäuselängsrichtung in eine an die Brennerplatte sich anschließende zylinderförmi­ ge Strömungsführung austritt, an deren stromab offenen Austrittsende die Verbrennungsabgase mit dem außensei­ tig die Strömungsführung umströmenden aufzuheizenden Gebläseluftstrom zusammengeführt werden. In der zylin­ derförmigen Strömungsführung kann stromab hinter der Brennerplatte ein wassergekühlter Wärmetauscher vorge­ sehen sein, der von den Verbrennungsabgasen durchströmt wird, bevor diese sich am Austrittsende der Strömungs­ führung mit dem aufzuheizenden Gebläseluftstrom vermi­ schen. Bei dieser Gasbrennerkonstruktion kann mit der den axialen Gemischaustritt an der Brennerplatte umge­ benden zylinderförmigen Strömungsführung der außensei­ tige Strömungsquerschnitt für den Gebläseluftstrom gleichgroß gebildet werden wie der Strömungsquerschnitt für die Gebläseluft auf der Außenseite der den Misch­ rohreintritt umgebenden haubenartigen Strömungsführung, damit in der Umgebung des Mischrohreintritts und am Ab­ gasaustrittsende der zylinderförmigen Strömungsführung der gleiche Druck herrscht und der Gasbrenner unabhängig von der Menge und Geschwindigkeit des Gebläseluftstromes mit schadstoffarmer, insbesondere stickoxidarmer Abgas­ erzeugung betrieben werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, den gattungsgemäßen Gasbrenner so weiterzubilden, daß mit ihm in rein atmo­ sphärischer Betriebsweise eine zylinderförmige wasser­ gekühlte, senkrecht angeordnete Brennkammer eines Heiz­ kessels oder dergleichen beheizt werden kann und daß bei modulierender Regelbarkeit der Brennerleistung sowie un­ abhängig von dem in der Brennkammer bzw. in dem ange­ schlossenen Schornstein herrschenden Zug eine stabile Verbrennung mit möglichst schadstoffarmer Abgaserzeugung erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung des Gasbren­ ners gemäß dem Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 ge­ löst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gasbrenners sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die Anwendung des Brennzylinders, wie er zum Beispiel aus dem DE-GM 86 05 654 an sich bekannt ist, wird die Beheizung eines als Wärmetauscher, zum Beispiel als zylindrischer Brennkammerwassermantel ausgebildeten Gehäuses günstiger und wird die Bauhöhe des schachtförmigen Gehäuses niedriger als bei der An­ wendung eines herkömmlichen atmosphärischen Flächen­ brenners mit scheibenförmiger Brennerplatte nach Art der DE-PS 31 13 416. Der Durchmesser des zylinderför­ migen Gehäuseeinsatzes ist so viel größer bemessen als der Durchmesser des in den Gehäuseeinsatz hineinra­ genden Brennzylinders, daß die Abgase zunächst vom Brennzylinderumfang durch Auftrieb zum geschlossenen Ende des Gehäuseeinsatzes hin aufsteigen und nach Um­ lenkung wieder an der Innenwand des Gehäuseeinsatzes zu dessen offenen unteren Ende abwärts strömen. Durch diese beim Brennerbetrieb entstehende Auftriebsströmung der Abgase im Gehäuseeinsatz kann ein beim Betrieb des Gasbrenners eintretender Anstieg des Strömungswider­ standes am Gemischaustritt auf dem Umfang des Brennzy­ linders zumindest teilweise wieder kompensiert werden. Die Auftriebsströmung kann durch die Wahl der Höhe des zylinderförmigen Gehäuseeinsatzes genau festgelegt werden und bleibt auch relativ konstant durch seine Abkopplung von der Sekundärluftströmung, die in dem Gehäuse zur Außenseite des Brennzylinders strömt und vor Erreichen des unteren offenen Endes des zylinder­ förmigen Gehäuseeinsatzes radial nach außen zu dem ringzylindrischen Abgaskanal zwischen Gehäuseeinsatz und Gehäuseinnenwandung ausweichen muß. Der Gehäuseein­ satz kann den Brennzylinderumfang über seine gesamte axiale Länge oder gegebenenfalls auch nur über einen Teil der axialen Länge in einem radialen Abstand umhül­ len. Die vorgenannte Abkopplung bewirkt außerdem eine weitgehende Unabhängigkeit der Sekundärluftströmung von unterschiedlichen Brennerbelastungen, so daß ein modulierender Betrieb des Gasbrenners bis herunter zu ca. 40 % der Nennbelastung möglich ist ohne Wirkungs­ gradeinbußen und auch mit niedrigen Schadstoffemissionen in den Abgasen. Mit der Anordnung des einen geschlosse­ nen Brennkammerteil bildenden Gehäuseeinsatzes in einem als Brennkammerwassermantel ausgebildeten Gehäuse wird weiterhin erreicht, daß durch die Strahlungswärme des Brennzylinders und des heißen Gehäuseeinsatzes einer Abgaskondensation und daraus resultierenden Korrosions­ erscheinung an den Wärmeaustauschflächen im oberen, be­ sonders gefährdeten Teil des Gehäuses bzw. Brennkammer­ wassermantels entgegengewirkt wird.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungs­ beispiel der Erfindung in einem Axialschnitt darge­ stellt. Der atmosphärische Gasbrenner enthält ein senk­ recht angeordnetes schachtförmiges Gehäuse 1 mit dem Lufteintritt am unteren Gehäuseende und mit dem Abgas­ austritt am oberen Gehäuseende. In dem Gehäuse sind zwei aus Gasdüse 2 und Mischrohr 3 bestehende Systeme vorhanden, die in einen gemeinsamen Brennzylinder 4 münden, aus dem das Gemisch radial aus einer Vielzahl von Austrittsöffnungen am Zylinderumfang zur Flammen­ bildung austritt. Die Gasdüsen 2 und die Mischrohrein­ tritte 5 sind von einer haubenartigen Strömungsführung 6 umgeben und gegenüber dem offenen unteren Gehäuseen­ de und dem eintretenden Luftstrom abgedeckt. Die at­ mosphärische Verbrennungsluftansaugung in die Mischrohr­ eintritte 5 ist dadurch weitgehend von einem im Gehäu­ seinnenraum herrschenden Kaminzug unabhängig. Stromab hinter dem Brennzylinder 4 ist im Gehäuseinnenraum ein zylinderförmiger Gehäuseeinsatz 7 angeordnet, dessen Durchmesser deutlich größer ist als der Durchmesser des Brennzylinders und der in einem vorbestimmten Ab­ stand von der geschlossenen Brennzylinderstirnseite 8 durch eine Querwand 9 verschlossen ist. Mit der Gehäuse­ innenwandung, die im wärmebeaufschlagten Bereich durch einen Wassermantel 10 gekühlt ist, begrenzt der Gehäu­ seeinsatz 7 einen ringzylindrischen Abgaskanal 11, der vorzugsweise mit Wärmeübertragungsrippen der wasserge­ kühlten Gehäuseinnenwandung durchsetzt ist. Der Gehäuse­ einsatz 7 bildet einen nach oben geschlossenen oberen Teil der von dem Gehäuse 1 umgebenen Brennkammer. Der Gehäuseeinsatz 7 hat eine solche Länge, daß er den Brennzylinderumfang vorzugsweise über dessen gesamte axiale Länge in einem radialen Abstand umhüllt. Beim Brennerbetrieb entsteht ein Auftrieb der Abgase aus der unmittelbaren Nähe des Brennzylinderumfangs in den geschlossenen oberen Bereich des Gehäuseeinsatzes 7, aus dem die Abgase in einer vom Brennzylinder radial entfernteren Umkehrströmung zum unteren offenen Ende des Gehäuseeinsatzes zurückströmen. Dieser Auftrieb der Abgase vom Brennzylinder in den Gehäuseeinsatz bewirkt einen zumindest teilweisen Ausgleich der beim Brennerbetrieb am Gemischaustritt auf dem Umfang des Brennzylinders entstehenden Strömungswiderstandszunahme, und aufgrund der Abschirmung gegenüber der vom unteren Lufteintrittsende zum oberen Abgasaustrittsende des Ge­ häuses hochsteigenden Sekundärluftströmung bleibt der Abgasauftrieb vom Brennzylinder in den geschlossenen Bereich des Gehäuseeinsatzes verhältnismäßig konstant, so daß unabhängig von dem die Sekundärluftströmung er­ zeugenden Kaminzug optimale und im wesentlichen konstant bleibende Strömungsverhältnisse in der Bypass-Strömung von den Mischrohreintritten bis zum Gemischaustritt am Brennzylinderumfang eingestellt werden können, um eine möglichst schadstoffarme und insbesondere stabile Ver­ brennung des Brenngases zu erhalten.

Claims (2)

1. Atmosphärischer Gasbrenner mit einem schachtförmigen, einen Luftstrom führenden Gehäuse (1), in dem minde­ stens eine Gasdüse (2) mit einem stromab konisch er­ weiterten Mischrohr (3) angeordnet ist, an das sich ein Brennerkopf mit einer Vielzahl von Gemischaus­ trittsöffnungen anschließt, wobei ein die Verbren­ nungszone hinter dem Brennerkopf umgebender zylin­ derförmiger Gehäuseeinsatz (7) auf seiner Außenseite mit dem Gehäuse einen ringförmigen Strömungskanal (11) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Bren­ nerkopf aus einem Brennzylinder (4) mit radialem Gemischaustritt besteht und daß der koaxial zum Brennzylinder angeordnete zylinderförmige Gehäuse­ einsatz (7) mit einem den Brennzylinderdurchmesser überschreitenden Durchmesser ausgebildet und stromab in einem vorbestimmten Abstand von der geschlossenen Brennzylinderstirnseite (8) durch eine Querwand (9) verschlossen ist und den Brennzylinder (4) über einen vorbestimmten Teil seiner axialen Länge in einem vor­ bestimmten radialen Abstand umhüllt.

2. Atmosphärischer Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den ringförmigen Strömungs­ kanal (11) umgebende Gehäuse (1) von einer wasserge­ kühlten, rauchgasseitig berippten Wärmetauscherwand gebildet ist.