DE1955510C3 - Gasbrenner für Industriefeuerungen - Google Patents

Description

30

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner tür lndustriefeuerungen, bestehend aus einem äußeren Rohr zur Zuführung der Verbrennungsluft, einem koaxial darin angeordneten inneren Rohr zur Zuführung von Brenngas und einem Umlenkkörper, der 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 oder gasförmigen Kohlenwasserstoffgemischen, beispielsweise zum Einsatz in Kammerofen für das Brennen von Steingut oder Steinzeug oder in Tunnelöfen für Klinker vorgesehen.

Ein derartiger Brenner ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1 949 827 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 mit 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 Brennstoffdurchsatzes eine rußfreie Flamme liefert. Er hat jedoch den Nachteil, daß er starke Strömungs- 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 Br^nnertyp derart zu verbessern, daß ohne Preisgabe seines Hauptvorteils, nämlich der rußfreien Verbrennung innerhalb eines sehr weiten Regelbereiches, seine Geräuschentwicklung gemildert und eine stabile Flamme gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Umlenkkörper die Form einer nur den Mündungsbereich des inneren Rohres übergreifenden Kappe aufweist die mit dem inneren Rohr einen inneren Ringraum begrenzt Es wusxle nämlich gefunden, daß die störende Geräuschentwicklung des bekannten Gasbrenners vermieden ist wenn durch den Umlenkkörper die Austrittsöffnung 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 Umlenkkörper gebildet ist Diese Maßnahme wird dadurch noch wirksamer, daß sie mit einer Vorwärmung des Brenngases einhergeht durch die die Verbrennungsgeschwindigkeit erhöht und demzufolge die Flamme weiter stabilisiert wird.

Das Brenngas tritt aus der öffnung des inneren Rohres 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 dem äußeren Ringrautn /wischen dem Einlaßringspalt, an dem die intensive Vermischung des Brenngases mit der Verbrennungsluft einsetzt, und der Mündung des Brenners gebildet. Die Vorwärmung des Brenngases erfolgt in dem RitKjraum zwischen dem inneren Rohr und dem heißen Umlenkkörper.

Die durch den äußeren Ringraum gebildete Zwangsmischstrecke, in der der 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 Ge rauchentwicklung ist, wird dadurch ein relativ homogenes Gas-Luft-Gemisch zugeführt, das stetiger und ruhiger abbrennt, vor allem ohne das harte Knattergeräusch 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 Austrittsöffnung weit 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 Umlenkkörpers ist es zweckmäßig, das innere Rohr sich mit dessen Konizität verjüngen zu lassen, so daß die Weile des inneren Ringraumes näherungsweise konstant bleibt.

Es ist weiterhin zweckmäßig, daß auf dem inneren Rohr nahe dem Auslaß des kappenförmigen Umlenkkörpers 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 Brennmittel und einem koaxial darin angeordneten inneren Rohr zur Zuführung des anderen Brennmittels. Auf das innere Rohr ist ein Strömungsleitkörper aufgesetzt, der sich innerhalb des äußeren Rohres zunächst

konisch erweitert und dann bis an das Sieb konisch verjüngt und der mit dem äußeren Rohr einen sich verengenden und wieder erweiternden Strömungskanal bildet, in den im Bereich der engsten Stelle das durch das innere Rohr zugeführte Brennmittel uurch öffnungen radial eintritt Das innere Rohr erstreckt sich beträchtlich über diese öffnungen hinaus zum Sieb hin. Das durch das innere Rohr zugeführte Brennmittel wird im Bereich der Spitze des Strömungsleitkörpers um 180° umgelenkt Der sich erweiternde Teil des Strömungskanals bildet eine Mischstrecke für die Brennmittel.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung mit ihren Einzelheiten sind an einer Zeichnung näher erläutert Diese Zeichnung zeigt den erfindungsgemäßen Gasbrenner im Längsschnitt, und zwar in der oberen Hälfte mit einem zylindrischen und in der unteren Hälfte mit einem leicht konischen kappenförmigen Umlenkkörper.

Das äußere Rohr oder Mantelrohr t Ces Gasbrenners ist an seiner Mündung aufgebördelt oder durch einen aufgelegten Ring verstärkt An seinem rückwärtigen Ende ist ein Flansch 2 vorgesehen, durch den es mit dem an die Verbrennungsluftversorgung angeschlossenen Zuführungskanal für die Verbrennungsluft verbunden ist. Das innere Rohr 3 führt durch den Luftkanal hindurch und ist außerhalb desselben mit der nicht dargestellten Brenngasleitung verbunden. Das innere Rohr 3 ist durch mehrere in Umfangsrichtung verteilte AbRohr 1 einen Ringraum 10 ein. An der Mündung des inneren Rohres 3 ist mit mehreren auf den Umfang verteilten Befestigungsteilen la ein Umlenkkörper 7 angebracht, der die Form einer tiefen Kappe hat und die Mündung des inneren Rohres 3 übergreift. Der innere Durchmesser des kappenförmigen Umlenkkörpers 7 ist größer als der äußere Durchmesser des inneren Rohres

3, so daß zwischen beiden ein innerer Ringraum 8 entsteht. Das innere Rohr 3 hat kurz vor dem Eintritt in den kappenförmigen Umlenkkörper 7 einen Ringwulst

4, der in den Ringraum 10 zwischen innerem Rohr 3 und äußerem Rohr 1 hineinragt und den Ringraum 10 auf etwa die Hälfte seiner Querschnittsfläche verengt.

Der in der oberen Hälfte 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 Müiidung des äußeren Rohres 1. Der Umlenkkörper 7 ragt etwa zur Hälfte 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 äußeren Rohres 1 liegt Die Seitenwand des Umlenkkörpers 7 ist hier konisch ausgebildet; sie verjüngt sich in Strömungsrichtung des Gas-Luft-Gemisches im äußeren Ringraum 9 zwischen 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 1 und dem Umlenkkörper 7 auf seiner ganzen Länge etwa die gleiche Weite behält

Der beschriebene Gasbrenner ist für den ganzen Regelbereich geeignet, für den der eingangs genannte bekannte Brenner eingesetzt werden kann, also beispielsweise beim Betrieb mit Luft und Butangas im Luftverhältnis etwa von 0,8 bis 1,5 und in einer Durchsatz-Regelspanne von 30 :1. Gegenüber dem bekannten Brenner liefert er dabei eine deutlich stetigere Flamme, insbesondere bei hohem Luftverhältnis und/oder hohem Durchsatz. Auch bei ihm bildet der in den äußeren Ringraum 9 eintretende Verbrennungsluftstrom eine Wirbelzone, die sich ohne Unterbrechung um den ganzen Umfang des Brenners erstreckt. Der Brenngasstrom wird im Spalt zwischen der Stirnfläche des Ringwulstes 4 und der rückwärtigen Stirnfläche 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 Aufwärmung, da die Flamme am vorderen Teil desUmlenkkörpers 7 bereits Wärme entwickelt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ' 1. Gasbrenner für Industriefeuerungen, bestehend aus einem äußeren Rohr zur Zuführung der Verbrennungsluft, 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 Ringraum 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. 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.
3. 3. Gasbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das innere Rohr (3) innerhalb des kappenförmigen Umlenkkörpers (7) mit dessen Koniüität verjüngt
4. 4. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß auf dem inneren Rohr (3) nahe dem Auslaß des kappenförmigen Umlenkkörpers (7) ein Ringwulst (4) ausgebildet ist.