DE1955510B2 - Gasbrenner für Industriefeuerungen - Google Patents

Description

Die Erfindung be nfft einen Gasbrenner für lndustriefeuerungen, bestehend aus einem äußeren Rohr /ur Zuführung der Verbrenn.ingsluf', einem koaxial darin angeordneten inneren Rchr zur Zuführung von Brenngas und einem Umlenkkörper, cit.r mit der flammenseitigen Stirnwandung des inneren Rohres einen Ringspalt und mit dem äußeren Rohr einen äußeren Ringraum begrenzt. Dieser Brenner ist unter Verwendung von Brennstoffen wie Koksofengas, Naturgas <>der gasförmigen Kohlenwasserstoffgernischen, beispielsweise zum Einsatz in Kammerofen für das Brennen von Steingut oder Steinzeug oder in Tunnelofen für Klinker vorgesehen.

Ein derartiger Brenner ist aus dem deutschen Gehrauchsmuster I 949 827 bekannt.

Bei dem bekannten Brenner tritt das Brenngas durch den Ringspalt, der von einem auf dem inneren Rohr ausgebildeten Ringwulst mit begrenzt ist. in radialer Richtung aus und vermischt sich mil der Verbrennungsluft, die in dem Ringraum zwischen innerem und äußerem Rohr mit hoher Geschwindigkeit strömt. Durch diese intensive Mischung wird es erreicht, daß der Brenner in sehr weitem Variationsbereich sowohl des Brennstoff-Luft-Verhältnisses als auch des Brennstoffdurchsalzes eine rußfreie Flamme liefert. Er hat jedoch den Nachteil, daß er starke Strömlings- und Verbrennungsgeräusche entwickelt und daß insbesondere bei hohem Luftverhältnis und/oder hohem Durchsatz die Flamme unstetig werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Brennertyp derart zu verbessern, daß ohne Preisgabe seines Hauptvorteils, nämlich der rußfreien Verbrennung innerhalb eines sehr weiten Regelbereiches, seine Geräuschentwicklung gemildert und eine stabile Flammc gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Umlenkkörper die Form einer nur den Miindungsbereieh des inneren Rohres übergreifenden Kappe aufweist, die mil dem inneren Rohr einen inneren Ringraiim begrenzt. Es wurde nämlich gefunden, daß die störende Gerauschentwicklung des bekannten Gasbrenners vermieden ist, wenn durch den Umlenkkörper die Austriitsöffnung für das Brenngas weiter rückwärts in das äußere Rohr verlegt und auf diese Weise dafür gesorgt ist, daß das Gemisch von Luft und Brenngas eine gewisse Zwangsmischstrecke durchströmt, die durch den Ringraum zwischen äußerem Rohr und Umienkkörper gebildet ist. Diese Maßnahme wird dadurch noch wirksamer, daß sie mit einer Vor wärmung des Brenngases einhergeht, durch die die Verbrennungsgeschwindigkeil erhöht und demzufolge die Flamme weiter stabilisiert wird.

Das Brenngas tritt aus der Öffnung des inneren Roh res aus, wird in den inneren Ringraum umgelenkt und tritt am Rande der Kappe in den Verbrennungsluftstrom ein. Die beiden Gasströme, da sie etwa im rechten Winkel aufeinandertreffen, vermischen sich sehr intensiv. Die Zwangsmischstrecke ist in ·.!-_·:■· ö,.-8eren Ringraum zwischen dem Kinlaßringspalt, an dem die intensive Vermischung des Brenngases mit der Verbrennungsluft einsetzt, und der Mündung des Brenners gebildet. Die Vorwärmung des Brenngases erfolgt m dem Ringraum zwischen dem inneren Rohr und dem heißen I Imlenkkörper.

iJic durch den äußeren Ringraum gebildete Zwangsmischstrecke. in der d .τ erste Teil der Verbrennung stattfindet, hat die Wirkung, daß die Flamme verhältnismäßig schmal und kurz. wird. Dem Hauptbereich der Flamme vor der Brennermündung, der wegen seiner starken Wirbelbildung stets der Ort der größten Geräuschentwicklung ist, wird dadurch ein relativ homogenes Gas-Luft Gemisch zugeführt, das stetiger und ruhiger abbrennt, vor allem ohne das harte Knallergeräusch eines unstetigen Zündvorgangs. Man kann die Flammenform variieren und den jeweiligen Erfordernissen anpassen, indem man die Austrittsöffnung, aus der das Brenngas in das äußere Rohr austritt, mehr oder weniger weit nach rückwärts in das äußere Rohr hineinverlegt. Wird die Austriitsöffnung weil nach hinten verlegt, so daß eine verhältnismäßig lange Zwangsmischstrecke entsteht, ist es zweckmäßig, wenn gemäß einer Fortbildung sich in Zuströmrichtung der Brennmittel der kappenförmige Umlenkkörper konisch verjüngt und der äußere Ringraum erweitert. Innerhalb des kappenförmigen Umlenkkö'-pers ist es zweckmäßig, das innere Rohr sich mit dessen Konizität verjüngen zu lassen, so daß die Weite des inneren Ringraurnes näherungsweise konstant bleibt.

Es ist weiterhin zweckmäßig, daß auf dem inneren Ronr nahe dem Auslaß des kappenförmigen Umlcnkkörpers ein Ringwulst ausgebildet ist, um eine radial nach außen gerichtete Strömung des Brenngases in die axial strömende Verbrennungsluft zu erzielen.

Aus der US-PS 3 081 818 ist eine Einrichtung zur Erzeugung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen durch teilweise Verbrennung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen bekannt, deren Verbrennungskammer eine durch ein Sieb getrennte Mischeinrichtung für die Brennmittel vorgeschaltet ist. Die Mischeinrichtung besteht aus einem zum Sieb sich zunächst verjüngenden und dann erweiternden äußeren Rohr zur Zufuhr eines der Brcnnmittel und einem koaxial darin angeordneten inneren Rohr zur Zuführung des anderen Brennmittels. Auf das innere Rohr ist ein Slrömungslcitkörper aufgesetzt, der sich innerhalb des äußeren Rohres zunächst

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klinisch erweitert und dann bis an das Sieb konisch verjüngt und der mit dem äußeren Rühr einen sich verengenden und wieder erweiternden Stronnmgskan.il bildet, in den im Bereich der engsten Stelle das durch das innere Rohr /ugeführte !trennmittel durch Öffnungen radial eintritt, [las innere Ruhr erstreckt sich beträchtlich über diese Öffnungen hinaus /um Sieb hin. Das durch das innere Rohr /ugeführte Brennmittel wird im Bereich der Spitze de. Strömungsleitkorpers um 180 umgelenk·. Der s;ch erweiternde Teil des Strömlingskanals bildet eine Mischstrecke für die Brennmittel.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung mit ihren Fin/elheiten sind an einer Zeichnung naher erläutert. Diese Zeichnung zeigt den erfindungsgemäßen Gasbrenner im Längsschnitt, und /war in der oberen Hälfte mit einem zylindrischen und in der unteren Hälfte mil einem leicht konischen kappenförmigen Umlenkkörper.

Das äußere Rohr oder Mantelrohr I des Gasbrenners ist an seiner Mündung aufgebördelt oder durch einen aufgelegten Ring verstärkt. An seinem rückwäriigen Fnde ist ein Flansch 2 vorgesehen, durch den es mn dein an die Verbrennungsluftversorgung angeschlossenen Zuführungskanal für die Verbrennt igslult verbunden ist. Das innere Rohr 3 fuhrt durch den Luftkanal hindurch und ist außerhalb desselben mit der nicht dargestellten Brenngasleitung verbunden. Das innere Rohr 1 isi durch mehrere in Umfangsrichtung verteilte AbRohr I einen Ringraum IO ein. An der Mündung des inneren Rohres 3 ist mit mehreren auf den Umfang verteilen Befestigungsteilen Ta ein Umlenkkorper 7 angebracht, der die Form einer liefen Kappe hat und die Mundung des inneren Rohres 3 übergreift. Der innere Durchmesser des kappenförmigen Umlenkkörpers 7 isi großer als der äußere Durchmesser des inneren Rohres

3. sii (.laß /wischen beiden ein innerer Ringraum 8 entsieht Das innere Rohr 3 hai kurz vor dem F.intritt in den kappenförmigen Umlenkkorper 7 einen Ringvuilst

4. der in den Ringraum IO /wischen innerem Rohr 3 und äußerem Rohr I hineinragt und den Ringraum 10 auf etvvii die I lälfte seiner yuerschnilisflaehe verengt.

Der in der oberen Hallte der Zeichnung dargestellte Umlenkkörper 7 hat eine zylindrische Seitenwand. Die Austrittsöffnung für das Brenngas liegt am hinteren Rande des Umlenkkörpers 7 verhältnismäßig nahe an der Mündung des äußeren Rohres 1. Der Umlcnkkörper 7 ragt etwa zur \ lälfte aus der Mündung heraus.

In der unteren Hälfte der Zeichnung ist eine Ausführungsform des kappenförmigen Umlenkkörpers 7 dargestellt, bei der die Austrittsöffnung für das Brenngas weiter rückwärts von der Austrittsmündung des äuße-

ίο ren Rohres I liegt. Die Seitenwand des Umlenkkörpers 7 ist hier konisch ausgebildet; sie verjüngt sich in Strömungsrichtung des Gas-Lufi-Gemisches im äußeren Ringraum 9 /wischen dem Umlenkkörper 7 und dem äußeren Rohr 1. Der Endabschnitt des inneren Rohres 3 innerhalb des kappenförmigen Umlenkkörpers 7 ist gegen seine Austrittsmündung leicht verjüngt, so daß der innere Ringraum 8 zwischen dem inneren Rohr I und dem Umlenkkorper 7 ?uf seiner ganzen Länge etwa die gleiche Weite behält.

:o Der beschriebene Gasbrenner ist für den ganzen Regelbereich geeignet, für den <)--r eingangs genannte bekannte Brenner eingesetzt werden kann, also beispielsweise beim Betrieb mit Luft und Butangas im Lufiver· hältnis etwa von 0.8 bis 1,5 und in einer Durehsatz-Re gelspanne von 30 : 1. Gegenüber dem bekannten Brenner liefen er dabei eine deutlich stetigere Flamme, insbesondere bei hohem Lufiverhälinis und/oder hohem Durchsat/. Auch bei ihm bildet der in den äußeren Ringraum 9 eintretende Verbrennungsluftstrom eine

y Wirhel/one. die sich ohne Urne, brechung um den ganzen Umfang des Brenners erstreckt. Der Brenngassirom wird im Spalt /wischen der Stirnfläche des Ringwulstes 4 und der rückwärtigen Stirnlläche des Umlenkkörpers 7 umgelenkt und trifft im rechten Winkel

.;- auf den beschleunigten Luftstrom. In der Wirbelzone erfolgt eine intensive Durchmischung von Gas und Verbrennungsluft, die für eine rußfreie Verbrennung erforderlich ist. begleitet von der vorteilhaften Aufwarmting.da diel lamme am vorderen Teil des Umlenkkör-

(o pers 7 bereits Wärme entwickelt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

I 955 Patentansprüche:

1. Gasbrenner für Industriefeuerungen, bestehend aus einem alitieren Rohr zur Zuführung der Vorbrennungsluit. einem koaxial darin angeordneten inneren Rohr zur Zuführung von Brenngas sowie einem Umlenkkörper, der mit der flammenseitigen Stirnwandung des inneren Rohres einen Ringspalt und mit dem äußeren Rohr einen äußeren Ring- to raum begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkkörper die Form einer nur den Mündungsbereich des inneren Rohres (3) übergreifenden Kappe (7) aufweist, die mit dem inneren Rohr einen inneren Ringraum (8) begrenzt.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in Zuströmrichtung der Brennmittel der kappenförmige Umlenkkörper (7) konisch verjüngt und der äußere Ringraum (9) erweitert.

i. Gasbrenner nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß sich das innere Rohr (3) innerhalb de, kappenförmigen ümlenkkörpers (7) mit dessen Kuni/inii verjüngt.

4. Ciasbrenner nach einem der Ansprüche I bis J. dadurch gekennzeichnet, daß auf dem inneren Rohr as (3) nahe dem Auslaß des kappenförinigen Umlenkkörpers (7) ein Ringvvulst (4) ausgebildet ist.