NL8101823A - Keramische brander, speciaal voor gebruik in de brandschacht van een windverhitter. - Google Patents

Description

* -3* ...... ' “ " ·~ ”..... "" v‘ *" . HO 452

CONCEPT

KERAMISCHE BRANDER; SPECIAAL VOOR GEBRUIK IN DE BRABDSCHACHT VAN ESN WINDVERHITTER.

Door aanvraagster wordt als uitvinder genoemd:

Jan van den Bemt te Schagen, Nederland 5 De uitvinding heeft Betrekking op een keramische Brander voor gassen speciaal voor gebruik in de Brandschacht van een windverhit-ter voor een hoogoven, welke evenwijdige verticale toevoerkanalen voor de twee verbrandingscomponenten, te weten verbrandingsgas en verbrandingslucht, omvat, waarbij een eerste toevoerkanaal voor een der 10 verbrandingsocmponent en uitmondt in een in hoofdzaak langwerpige eerste uitstrqomopening, · en waarbij ter weerszijden en Boven deze eerste uitstroomopening twee series tweede uitstroomopeningen voor de andere verbrandingscomponent zijn geplaatst waarvan de uitstroomrichtingen schuin op die van de eerste uitstroomopening staan.

15 Bij branders voor windverhitters is het van groot belang dat er vrijwel geen bi'andbare componenten van het verbrandingsgas onverbrand blijven. Vanwege de hinder voor het milieu worden hieraan in diverse landen van overheidswege strenge begrenzingen gesteld. Omgekeerd is het ook van belang om de overmaat aan verbrandingslucht zo 20 gering mogelijk te houden, teneinde een zo hoog mogelijke temperatuur van öe gasvormige verbrandingsprodukten te krijgen. Teneinde dit doel te bereiken is een zeer intensieve en gelijkmatige vermenging van de verbrandingcomponenten bij het verlaten van de branderkop een noodzakelijkheid.

25 In het Duitse octrooischrift 1803904 is een uitvoeringsvorm van de keramische brander van het bekendgestelde type omschreven, waarbij de eerste uitstroomopening een zuiver rechthoekige spleetvorm bezit, en waarbij de uitstroomopeningen van de eerste serie verschoven zijn opgesteld ten opzichte van die van de tweede serie. Hiermee wordt /2 8101823 2 HO 452

* V

bereikt dat de verbrandingscomponenten afkomstig uit de diverse uit stroomopeningen door een langs elkaar stromen» waardoor menging optreedt .

Doel van de nieuwe uitvinding is het nu om het effect van deze 5 menging en de gelijkmatige homogenisering van dit gas-lucht mengsel nog verder te verbeteren, ten einde een nog meer complete verbranding van het verbrandingsgas te bereiken.

Dit doel nu wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de eerste uitstroomopening de vorm heeft van een spleet, waarvan de 10 lange begrenzingen··om en om zijn voorzien van uitstulpingen welke zich nabij om en om tweede uitstroomopeningen van beide series bevinden, en dat de tweede uitstroomopeningen van een serie tegenover die van de andere serie staan. Hiermee nu wordt een geheel ander stro-mingsbeeld verkregen als volgens het Duitse octrooischrift 1803984* 15 De stromen van de verbrandingscomponent afkomstig uit de twee séries tweede uitstroomopeningen zijn nu niet meer tussen en langs elkaar gericht, waarbij zij door de stroom van de uit de eerste uitstroomopening afkomstige verbrandingscomponent heendringen, doch de tweede verbrandingscomponent wordt nu naar en langs de stroom van de eerste 20 verbrandingscomponent gericht en geleid. Dit als gevolg van het feit dat de openingen van de twee series niet onderling verschoven zijn geplaatst, Ben goede menging en homogenisatie wordt daarbij bereikt door de aanwezigheid van de uitstulpingen in de spleet vormige eerste uitstroomopening. Deze uitstulpingen hebben de vorming van een zeer 25 intensieve turbulentie ter plaatse van de lange zijden van de eerste uitstroomopening ten gevolge, welke een zeer snelle en effectieve dooreenmenging en homogenisering van de verschillen gasstromen ten gevolge heeft. De dooreenmenging wordt.hierbij dus minder bereikt door diverse gasstralen door elkaar heen te spuiten, danwel door dunne 30 gaslagen tegen elkaar te richten en door'middel van een versterkte turbulentie versneld in elkaar te laten diffunderen.

Het blijkt dat hierdoor een rustiger vlambeeld ontstaat met een meer volledige verbranding van het verbrandingsgas dan tot nu toe met bekende branders kon worden bereikt.

35 Een verdere verbetering van de vorming van mengrfervels wordt nog verkregen indien volgens de uitvinding om de andere van de /3 8101823

·* V

3 HO 452 tweede uitstroomopeningen van elke serie in een vlak zijn gelegen hetgeen vanaf de eerste uitstroomopening schuin naar buiten in boven-waardse richting verloopt, en dat de overige tweede uitstroomopeningen, elk ter plaatse van een uistulping naar beneden zijn ver-5 zonken ten opzichte van deze vlakken»

Veelal worden keramische branders van het bekendgestelde type opgebouwd uit afzonderlijke vuurvaste elementen. Teneinde de kosten van de inrichting beperkt te houden, wordt veelal nagestreefd om de brander zoveel mogelijk op te bouwen uit vuurvaste elementen met 10 zo weinig mogelijk verschillende formaten. Gebleken is dat dit zeer goed is te bereiken met een vormgeving van de brander volgens de uitvinding waarbij de uitstulpingen deel uitmaken van in de lange wanden van het eerste toevoerkanaal verticaal verlopende groeven, welke zich voortzetten in de schuine vlakken tot de verzonken 15 uitmondende tweede uitstroomopeningen, en waarbij deze groeven een rechthoekige dwarsdoorsnede hebben.

De vorming van de vlam, de stabiliteit hiervan, en de volledigheid van verbranding van het verbrandingsgas worden mede beïnvloed-door de plaatsing van de schuine vlakken en de uitstroomrichtingen 20 van de verbrandingscomponenten ten opzichte van elkaar. De beste resultaten zijn volgens de uitvinding verkregen met een uitvoeringsvorm van de brander waarbij de schuine vlakken onder een hoel^Svan 15è 450-ten opzichte van de richting van de verticale toevoerkana-len, en waarbij de uitstroomrichtingen van de tweede uitstroomopeningen 25 onder een hoek^van 30 a 70° met deze verticale richting gericht zijn. Voorkeurswaarden zijn daarbij voor hoekif^35 a 40° en voor hoek β 25 a 30°.

Tenslotte is gebleken dat een relatief eenvoudige en effectieve constructie wordt verkregen indien de uitstulpingen vierkant van vorm 30 zijn met een zijde welke 25 a 40/¾ bedraagt van 'de spleetbreedte van de eerste uitstroomopening.

De uitvinding zal vervolgens worden toegelicht aan de hand van een drietal figuren.

Fig. 1 toont de kop van een keramische brander volgens de uit-35 vinding in bovenaanzicht.

Pig. 2 is een dwarsdoorsnede volgens IÏ-IÏ in fig. 1 op vergrote schaal.

/4 8101823 /-4 HO 452 * -w

Fig.. 3 toont een zijde van de brander volgens ΙΙΙ-ΓΧΙ in fig.1 in een perspectivisch aanzicht.

In. de verschillende figuren zijn overeenkomstige elementen met overeenkomstige verwi jzingscijfers aangegeven.

5 De plaatsing en het gebruik van de keramische brander in de brandschacht van een wind verhitter is geheel overeenkomstig met * de stand van de techniek, zoals deze bv. is omschreven in het Duitse octrooischrift 1803984* Een nadere toelichting hierop is daarom overbodig.

10 Door een centraal toe voerkanaal 1 wordt verbrandingsgas aan gevoerd hetwelke ter plaatse van uitstroomopening 3 in een brand-sohacht van een windverhitter uitstroomt. Vanaf uitstroomopening 3 verlopen 2 schuine begrenzingsvlakken 10 van de branderkop in buiten-waardse richting, teneinde aansluiting te geven op de wand 11 van een 15 (verder niet getekende) brandschacht. Vlakken 10 zijn geplaatst onder een hoekβ van 30. 0 met de verticaal.

Ter weerszijden van toevoerkanaal 1 bevinden zich twee toevoer-kanalen 2 welke via een schuin verlopend kanaaldeel 4 uitmonden in de uitstroomopeningen resp. 5a en 5b. De uit stroomrichting van deze 20 kanaaldelen 4 naar de uitstroomopeningen 5a en 5¾ is in fig. 2 met aan geduid, waarbij .36 0 bedraagt. Kanalen 4 verlopen door een branderkop 6 welke in de wand van de brandschacht 11 is ingebouwd, en welke verder wordt begrensd door de vlakken 10« In de lange zijwanden van toevoerkanaal 1 zijn groeven 7 met een vierkante 25 dwarsdoorsnede uitgespaard, welke overgaan in overeenkomstig gevormde groeven 9 in de branderkop 6. De groeven 9 monden uit in de kanaaldelen 4 ter plaatse tvan de uitstroomopeningen 5b. Hierdoor zijn de uitstroomopeningen 5b óver de diepte van de groeven verzonken ten 30 opzichte van de uitstroomopeningen 5a. Uitstroomopeningen 5a en 5¾ wisselen elkaar binnen iedere serie uitstroomopeningen af, en zijn verder onderling versprongen in de ene serie uitstroomopeningen ten opzichte van de andere. Ter plaatse van de uitstroomopening 3 van toevoerkanaal 1 vormt kanaal 7 een vierkante uitstulping in deze 85 uitstroomopening 3»

Fig. 3 geeft een perspectivisch aanzicht van een zijde van de brander, waaruit het verloop van de groeven 7 en 9 en de verzonken 81 0 1 8 2 3 /5

·» V

. 5 . HO 452 plaatsing van de uitstroomopening 5¾ ten opzichte van 5a duidelijk is te zien.

Fig. 1 toont dat de uitstrooraopeningen 5a en 5¾ van een serie aan een zijde van uitstroomopening 3 elk in een vlak zij» geplaatst' 5 met een uitstroomopening 5a of 5¾ van de andere serie aan de andere zijde van uitstroomopening 3. Uit deze series uitstrooraopeningen 5a en 5¾ afkomstige verbrandingslucht blaast zodoende niet door de een- * trale gasstroom, doch stromen er naar toe en er langs. De speciale vormgeving van de uitstulpingen 8 en de verzonken ligging van-uit-10 stroomopeningen 5bj zoals in de figuren aangegeven, zijn oorzaaX van het ontstaan van een uiterst turbulente overgangslaag tussen de gasen de luchtstromen, waardoor over zeer korte afstand een vrijwel ideale homogenisatie plaatsvindt van gas en lucht. Dit leidt tot een stabiele vlamvorm en een zeer gelijkmatige en volledige verbranding 15 van het verbrandingsgas zonder een exessieve overmaat van verbrandingslucht .

81 0 1 8 2 3 /6

Claims (6)

1. Keramische brander voor gassen, speciaal voor gebruik in de brandschacht van een wind verhit ter voor een hoogoven, welke evenwijdige verticale toevoerkanalen voor de twee verbran-dingscomponenten, te weten verbrandingsgas en verbrandings- 5 lucht, omvat, waarbij een eerste toevoerkanaal voor één der verbrandingscomponenten uitmondt in een in hoofdzaak langwerpige eerste uitstroomopening, en waarbij ter weerszijden en boven deze eerste uitstroomopening twee series tweede uitstroom-openingen voor de andere verbrandingscomponent zijn geplaatst 10 waarvan de uistroomrichtingen schuin op die van de eerste uit stroomopening staan, met het kenmerk, dat de eerste uitstroomopening de vorm heeft van een spleet, waarvan de lange begrenzingen om en om zijn voorzien van uitstulpingen welke zich nabij en om tweede uitstroomopeningen van beide series 15 bevinden, en dat de tweede uitstroomopeningen van één serie tegenover die van de andere serie staan.

2. Brander volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat om de andere van de tweede uitstroomopeningen van elke serie in een vlak zijn gelegen hetgeen vanaf de eerste uitstroomopening schuin 20 naar buiten in bovenwaardse richting verloopt, en dat de ove rige tweede uitstroomopeningen, elk'ter plaatse van een uitstulping naar beneden zijn verzonkén ten opzichte van deze vlakken.

3» Brander volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de uitstulpingen deel uitmaken van in de lange wanden van het eerste 25 toevoerkanaal verticaal verlopende groeven, welke zich voort zetten in de schuine vlakken tot de verzonken uitmondende tweede uitstroomopeningen, en welke groeven een rechthoekige dwarsdoorsnede hebben. h 8101823

7 HO 452

4· Brander volgens conclusie 2 of 3i met het kenmerk, dat de ; schuine vlakken onder een hoek β van 15 a 45° ten opzichte van de richting van de verticale toevoerkanalen en dat de uitstroomrichtingen van de tweede uitstroomopeningen onder 5 een hoekig van 30 a 70° met deze verticale richting gericht zijn*

* 5» Brander volgens conclusie 4» met het kenmerk, dat hoek Of een waarde heeft van 35 a 40° en hoek β van 25 a 30°.

6. Brander volgens conclusie 1, 2, 3* 4 of 5» met het kenmerk, 10 dat de uitstulpingen vierkant van vorm zijn met een zijde welke 20 a 30% bedraagt van de spleetbreedte van de eerste uit st roomopening. 8101823