DE3305186A1 - Radiant burner for multi-fuel operation with radially extending flat flame - Google Patents
Radiant burner for multi-fuel operation with radially extending flat flameInfo
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Description
Titel der ErfindungTitle of the invention
Strahlungsbrenner für Mehrstoffahrweise mit radial sich erweiternder FlachflammeRadiant burner for multi-fuel mode with radial itself expanding flat flame
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft einen Strahlungsbrenner mit radial sich erweiternder Flaehflamme, der zur Durchvon Wärm-, Wärmebehandlungs-, Schmelz- undThe invention relates to a radiant burner with radially widening flat flame leading to the passage of Heat, heat treatment, melting and
vor allem der Metallurgie, der keramisches Industrie und der metallver- und-&earbeitenden Industrie eingesetzt werden kann.especially in metallurgy, the ceramics industry and the metalworking and processing industries Industry can be used.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristics of the known technical solutions
Strahlungsbrenner mit radial sich erweiternder FlachflsB»@ dienen zur intensiven, aber schonenden Übertragimg der dem Brennstoff während der Verbrennung ©EatbEöadenen Energie an das Wärmgut. Eine weitere Aufgab© ist ©ine hohe Temperaturvergleichmäßigung im Verbrennungsraum, Dieser Effekt wird bei Strahlungsbren- ΆΘτη dadurch erreicht, daß die ausströmenden heißen Abgas© durch entsprechende konstruktive Gestaltung vob WLBuäajB'bem und Brennerstein ihre Wärme an das meist k@rfi.fflia ehe Brennerst einmat erial und die umgebenden OfemfMade abgeben.Radiant burners with radially widening FlachflsB »@ serve for the intensive but gentle transfer of the energy of the fuel to the heat material during the combustion. Another task © ine high temperature uniformity in the combustion chamber, this effect is achieved with radiant burners , that the outflowing hot exhaust gas © by appropriate structural design by WLBuäajB'bem and burner stone to the mostly k@rfi.fflia before burner einmaterial erial and the surrounding furnace made.
Daraus resultiert eine intensive Pestkörperstrahlung hoher Wärmestroißdiehte im Hochtemperaturbereich eis schonender Wärmetibergang auf das Wärmgut,This results in intense pest body radiation with high heat flow in the high temperature range ice-friendly heat transfer to the material to be heated,
Strahlungsbrenner unterscheiden sieh vor allem in folgenden Dingen:Radiant burners distinguish mainly in following things:
- Art der Brennstoff- und YsroreaHH'Ogsluftzuführung,- Type of fuel and YsroreaHH'Ogs air supply,
- Art der Vermischung von Brennstoff- und Verbrennungsluft. - Type of mixing of fuel and combustion air.
- Form des Brennersteines und- Shape of the burner stone and
- Winkel der sich radial erweiternden Flachflamme mit der Brennerachse«- Angle of the radially expanding flat flame with the burner axis «
Al© Beispiel sei eine technisch© Lösung genannt, bei der
die Luft- und Gaszuführung durch koaxial angeordnete Rohre erfolgt, wobei Gas innen und Luft außen in axialer
Richtung zugeführt werden. Die Luft wird über einen trichterartig erweiterten Kopf mit tangential angeordneten
Bohrungen in mindestens drei Umfangsebenen verdrallt, während das Brenngas in verschiedenen Ebenen
in axialer Richtung eintritt. Bei Brennstoff mit höherem Kohlenwasserstoffgehalt ist eine Anpassung an die niedrigere
ZUndgeschwindigkeit nicht möglich, so daß dann eine ungenügende Flammenstabilität besonders beim Kaltstart
zu beobachten ist,
/DD-PS 69659 /Al © example is a technical © solution in which air and gas are supplied through coaxially arranged pipes, with gas inside and air outside being supplied in an axial direction. The air is swirled in at least three circumferential planes via a funnel-like enlarged head with tangentially arranged bores, while the fuel gas enters in different planes in the axial direction. In the case of fuel with a higher hydrocarbon content, it is not possible to adapt to the lower ignition speed, so that insufficient flame stability can then be observed, especially during a cold start.
/ DD-PS 69659 /
Bei einer weiteren bekannten technischen Lösung wird die Luft über tangential in einem bestimmten Winkel zur Brennerachse in ein oder zwei Umfangsebenen angeordnete Bohrungen verdrallt. Der entstehende Unterdruck führt zur Ansaugung und Vermischung mit dem fast drucklos zugeführten Brenngas,In another known technical solution, the air is tangential at a certain angle Twisted bores arranged in one or two circumferential planes relative to the burner axis. The resulting negative pressure leads to suction and mixing with the fuel gas supplied almost without pressure,
Ei»e Anpassung an verschiedene Betriebsbedingungen, wie verfügbarer Verbrennungsluftdruck oder Verbrennungslufttemperatur, wird durch Veränderungen der Durchmesser und Winkel der LuftZuführungsbohrungen erreicht. An adaptation to various operating conditions, such as the available combustion air pressure or combustion air temperature, is achieved by changing the diameter and angle of the air supply bores.
Die bekannten technischen Lösungen beinhalten in ihrer Gesamtheit folgende Nachteile:The known technical solutions in their totality contain the following disadvantages:
1, Keine Anpassungsmätglichkeit aa verschiedene Anwender-1, No adaptability a a different user
3305Ί863305Ί86
betriebsbedingungen zur Erhaltung der wesentlichen Brennerparameter ohne konstruktive Änderungen,operating conditions to maintain the essential burner parameters without structural changes,
2e Das Brennverhalten für verschiedene Gasarten zeigt keine vergleichbaren Werte. 2 e The combustion behavior for different types of gas does not show any comparable values.
3e Geringer Arbeitsbereich mit sich radial erweiternder Flachflamme im Verhältnis zum gesamt möglichen Regelbereich des Brenners.3e Small working area with radially expanding Flat flame in relation to the total possible control range of the burner.
4e Mehrstoffahrweise ist nur durch konstruktive Veränderungen möglich.4e multi-fuel mode is only possible through design changes possible.
5« Zuführung der Verbrennungsluft mit hohem Luftdruck.5 «Supply of combustion air with high air pressure.
6« Verschleißerscheinungen am Brenner durch ungenügende Abdichtung des Ringspaltes zwischen Brennermantel und umgebende Ofenwandung.6 «Signs of wear and tear on the burner due to insufficient Sealing of the annular gap between the burner jacket and the surrounding furnace wall.
7« Ungenügendes Betriebsverhalten, vor allem bei Of enraumteraperaturen unterhalb 8000C, was sich besonders auf den Betrieb von periodisch arbeitenden Öfen störend auswirkt.7 "Insufficient operating performance, especially in Of enraumteraperaturen below 800 0 C, which is particularly disturbing effect on the operation of periodically working furnaces.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist ein Strahlungsbrenner mit radial sich erweiternder Flachflamme, bei dem ein intensiver Wärmeübergang durch Strahlung vom keramischen Material auf das Wärmgut erfolgt und damit ein rationeller Energieeinsatz bewirkt wird.The aim of the invention is a radiant burner with a radially expanding flat flame in which an intense Heat is transferred by radiation from the ceramic material to the material to be heated, and thus a rational use of energy is effected.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplain the essence of the invention
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Strahlungsbrenners mit radial sich erweiternder Flachflamme, dessen Brennerparameter auch bei unterschiedlichsten Betriebsbedingungen ohne konstruktive Änderungen erhalten bleiben, der ein gutes Zündverhalten aufweist, dessen Flammenstabilität auch bei Ofenraumtemperaturen unter 8OQ0C ausreichend ist, der einen großen Arbeitsbereich als Flachflammenbrenner im Verhältnis zu seinem möglichen Regelbereich besitzt, der die MehrstoffahrweiseThe object of the invention is to provide a radiation burner with radially widening flat flame, the burner parameters are retained even at different operating conditions without major mechanical changes, having a good ignition performance, the flame stability is also sufficient in the furnace chamber temperatures below 8OQ 0 C, of a large working area as a flat flame burner in relation to its possible control range possessed by the multi-fuel mode
erlaubt und dessen Konstruktion dem Terschleiß durch heiße Abgase entgegenwirkt. Die Erfindung stellt einen Strahlungsbrenner für Mehrstoffahrwsise mit sich radial erweiternder Flachflamme dar, die sich an einen trompetenartig erweiternden VerbreEauHgslmaal im Brennerstein und an die ihn umgebende Ofenwand gut anlegt.allowed and its construction the Terschleiß through counteracts hot exhaust gases. The invention provides a radiant burner for Mehrstoffahrwsise with it radially widening flat flame, which extends to a trumpet-like widening VerbreEauHgslmaal in the burner stone and attaches well to the furnace wall surrounding it.
Das führt zu einem hohen Wärmeübergang von den heißen Abgasen an das keramische Material des Brennersteines uad der Ofenwand, Daraus resultiert wiederum ein intensiver Wärmeübergang durch Strahlung vom keramischen Material auf das Wärmgut, Eia weiterer Effekt ist die Ansaugung von Abgasen aus dem Ofenraum, wodurch eine Temperaturvergleichmäßigung in der OfenatmospMäre entsteht, This leads to a high heat transfer from the hot exhaust gases to the ceramic material of the burner block uad the furnace wall, this in turn results in an intensive heat transfer through radiation from the ceramic Material on the material to be heated, another effect is the suction of exhaust gases from the furnace, creating a Temperature uniformity in the furnace atmosphere arises,
Folgende technische Lösung gewährleistet eine radial sich erweiternde Plachflaßime,The following technical solution ensures a radial itself expanding Plachflaßime,
Brennstoff und Verbrennungsluft werden über koaxial angeordnete
Rohre einem Misch- und Verdauungssystem zugeführt.
Die Zuführungsrohre fördern von innen nach außen die Medien Öl, Brenngas und Luft, Brenngas und Öl treten
in einer Ebene in den Mischraum ein. Die Brenngaszuführung erfolgt erfindungsgemäß über in
gleichem Abstand um die Brennerachse und zu ihr unter einem Winkel $f angeordnete Schrägbohrungen,
Daraus ergibt sich besonders beim Einsatz von inertreichen Brenngasen die Beibehaltung eines großen Arbeitsbereiches
als Flachflammenbrenner» Die Brennstoffzuführung ist innerhalb des Mischsystems
in Richtung der Brennerachse verschiebbar. Die Vermischung der Verbrennungsluft mit dem Brenngas
wird erfindungsgemäß durch in einem Mischteil unter einem Winkel von q6 gegenüber der Brennerachse angeordnete
Leitbleche realisiert, die in einen Konfusor auslaufen.
Der Rückstau des Konfusors führt zu einem EinströmenFuel and combustion air are fed to a mixing and digestion system via coaxially arranged pipes. The supply pipes convey the media oil, fuel gas and air from the inside to the outside, while fuel gas and oil enter the mixing chamber in one level. The fuel gas supply takes place according to the invention over equi-spaced around the burner axis and to it at an angle $ f arranged oblique bores This especially the retention is obtained with the use of inertreichen combustion gases of a large working area as a flat flame burner "The fuel supply is the burner axis slidable within the mixing system in the direction . The mixing of the combustion air with the fuel gas is realized according to the invention by means of guide plates which are arranged in a mixing part at an angle of q6 relative to the burner axis and which run out into a cone.
The backflow of the confuser leads to an inflow
der Verbrennungsluft in den Mischraum sowohl in radialer als auch tangentialer Richtung, bezogen auf eine Umfangsebene, wobei in Strömungsrichtung der radiale Anteil zugunsten des tangentialen Anteils gleichmäßig abgebaut wird. Daraus resultiert erfindungsgemäß das gute Kaltstartνerhalten und die ausreichende Verdrallung auch in niedrigen Lastbereichen. Der Konfusor im Mischteil bildet erfindungsgemäß mit einer senkrecht auf der Brennerachse gedachten Ebene einen Winkel β , der die Austrittsspirale der heißen Abgase innerhalb des Verbrennungskanals und aus dem Brennerstein und damit Misch- und Verbrennungszeit und letztlich die Flammenstabilität bestimmt. Die verstellbare Brennstoffzuführung gestattet bei veränderter Verbrennungslufttemperatur und angepaßter Stellung der Brennstoffzuführung die Beibehaltung aller Brennerparameter, die bei Verwendung von Kaltluft nachweisbar sind.of the combustion air into the mixing chamber in both the radial and tangential directions, based on a circumferential plane, with the radial component being reduced uniformly in the flow direction in favor of the tangential component. According to the invention, this results in the good cold start and sufficient twist even in low load ranges. According to the invention, the cone in the mixing part forms an angle β with an imaginary plane perpendicular to the burner axis, which determines the exit spiral of the hot exhaust gases within the combustion channel and from the burner block and thus the mixing and combustion time and ultimately the flame stability. The adjustable fuel supply allows all burner parameters that can be detected when using cold air to be retained when the combustion air temperature is changed and the fuel supply is adjusted accordingly.
Weiterhin ist die Anpassung des Brenners an die Eingangsbedingungen des Betreibers besonders in Bezug auf verfügbaren Verbrennungsluftdruck und -temperatur bei Realisierung optimaler Ausgangsparameter, wie z. B, Arbeitsbereich als Flachflammenbrenner, möglich. Die Öllanze kann auch bei Brenngasbetrieb im Brenner im zentrischen Bereich verbleiben und erlaubt dadurch durch einfaches Umschalten während des Betriebes eine echte Mehrstoffahrweise.Furthermore, the burner has to be adapted to the input conditions of the operator, especially with regard to the available combustion air pressure and temperature Realization of optimal output parameters, such as B, Work area as a flat flame burner, possible. The oil lance can remain in the central area in the burner even during fuel gas operation, thereby allowing it to pass through simple switching during operation a real multi-fuel mode.
Bei lichtverfügbarkeit von Heizöl kann die Öllanze gegen einen Pilotbrenner oder eine Zünd- und Überwachungseinrichtung ausgetauscht werden.If there is light availability of heating oil, the oil lance can counteract a pilot burner or an ignition and monitoring device be replaced.
Zyr Einführung des Mischteiles in den zylindrischen
Teil des Verbrennungskanals im Brennerstein ist erfindungsgemäß eine Überlappung vorgesehen, die den Abbau
von Rotationsströmung durch Reibung in möglichen Ringspalten verhindert.
Zur Erhöhung der Lebensdauer des Brenners ist der Bren-When the mixing part is introduced into the cylindrical part of the combustion channel in the burner quarl, according to the invention, an overlap is provided which prevents the reduction of rotational flow through friction in possible annular gaps.
To increase the service life of the burner, the burner
nerstein so gestaltet 9 daß er als Widerlager für das Einbringen von Dichtmaterial in den Ringspalt zwischen Brenner und umgebender Ofenwand dient. Die Konstruktion erlaubt eine einfache Fertigung und die Verwendung von Gußteilen«,nerstein so designed 9 that it serves as an abutment for the introduction of sealing material into the annular gap between the burner and the surrounding furnace wall. The construction allows simple production and the use of cast parts «,
AusfUhrungsbeispielExecution example
Das Ausftihrungsbeispiel zur Erfindung soll mit Hilfe der nachfolgend aufgeführten Figuren erläutert werden:The Ausftihrungsbeispiel the invention is intended with the help the figures listed below are explained:
Figur 1 Strahlungsbrenner für Mehrstoffahrweise mit radial sich ausbreitender Flachflamme und variabler DrallgestaltungFigure 1 radiant burner for multi-fuel mode with radially expanding flat flame and variable twist design
Figur 2 MischteilFigure 2 mixing part
Figur 3 BrenngasdrallringFigure 3 fuel gas swirl ring
Brenngas wird dem Brenner über das Gaszuführungsrohr zugeführt. Der Eintritt in den Mischraum 2 erfolgt über den Gasdrallring 3, der mit Schrägbohrungen 16 (Figur 3) versehen ist, die gegenüber der Brennerachse einen Winkel von > 20° ... -C 40° aufweisen. Das Führungsrohr 4 kann entsprechend den gegebenen Erfordernissen mit einer Öllanze, einem Pilotbrenner oder einer Zündungs- und Flammenüberwachungseinrichtung versehen werden. Die Verbrennungsluft gelangt über das Brennergehäuse und das Luftzuführungsrohr 13 zum Mischteil 6, Im Mischteil 6 (Figur 2) wird der Verbrennungsluft die notwendige Drallströmung zur Erreichung der Flachflamme gegeben. Es besteht aus Leitblechen 14, die gegenüber der Brennerachse einen Winkel> 20° ... < 40° bilden. Diese Leitbleche 14 laufen in einen Konfusor 7 aus, der in einer rechtwinklig zur Brennerachse gedachten Ebene unter einem Winkel > 10° ...< 30°die Verbrennungsluft in den Mischraum 2 einfließen läßt. Im Mischraum 2 beginnt eine intensive Vermischung von Brennstoff und Verbrennungsluft bei gleichzeitigerFuel gas is supplied to the burner via the gas supply pipe. The inlet into the mixing chamber 2 takes place via the gas swirl ring 3, which is provided with inclined bores 16 (FIG. 3) which have an angle of> 20 ° ... -C 40 ° with respect to the burner axis. The guide tube 4 can be provided with an oil lance, a pilot burner or an ignition and flame monitoring device according to the given requirements. The combustion air reaches the mixing part 6 via the burner housing and the air supply pipe 13. In the mixing part 6 (FIG. 2), the combustion air is given the necessary swirl flow to reach the flat flame. It consists of guide plates 14 which form an angle> 20 ° ... <40 ° with respect to the burner axis. These baffles 14 run out into a confuser 7, which allows the combustion air to flow into the mixing chamber 2 at an angle of> 10 °... <30 ° in an imaginary plane at right angles to the burner axis. Intensive mixing of fuel and combustion air begins in the mixing chamber 2 at the same time
J ■■-·' J ■■ - · '
Rotationsbewegung, die sich im zylindrischen Teil des Verbrennungskanales 15 im Brennerstein 8 fortsetzt und zu einem Ausströmen der entstehenden heißen Verbrennungsprodukte Über den trompetenartig erweiterten Innenraum des Brennersteines führt.Rotational movement that continues in the cylindrical part of the combustion channel 15 in the burner block 8 and to an outflow of the resulting hot combustion products over the trumpet-like widened interior of the burner stone leads.
Die Veränderung der lirall strömung in ihrem absoluten Betrag wird durch das Verschieben des Gaszuftihrungsrohres 1 im Mischteil 2 über eine Verstelleinrichtung 9 ermöglicht.The change in the absolute value of the circular flow is caused by moving the gas supply pipe 1 in the mixing part 2 via an adjustment device 9 enables.
Zur Verhinderung der Störung der Drallströmung ist der Übergang 10 des Mischteiles 6 in den zylindrischen Teil des Verbrennungskanales 15 überlappt gestaltet« Zur Abdichtung des Brenners gegenüber der umgebenden Ofenwand ist im Brennerstein 8 ein Widerlager 11 zum Einbringen von Dichtungsmaterial vorgesehen« Der Brennerstein 8 ist über das Brennersteingehäuse 12 mit den übrigen Brennerteilen verbunden.To prevent the swirl flow from being disturbed, the The transition 10 of the mixing part 6 into the cylindrical part of the combustion channel 15 is designed to be overlapped. To seal the burner against the surrounding furnace wall, an abutment 11 is in the burner block 8 Provision is made for the introduction of sealing material. The burner block 8 is over the burner block housing 12 connected to the rest of the burner parts.
Aufstellung der verwendeten BesugszeichenList of symbols used
1 Gaszuführungsrohr1 gas supply pipe
2 Mischrautn2 mixed flowers
3 Gasdrallring3 gas swirl ring
4 I'ührungsrohr4 'guide tube
5 Brennergehäuse5 burner housing
6 Mischteil6 mixing section
7 Konfusor7 confuser
8 Brennerstein8 burner stone
9 Verstelleinrichtung für Gassuführungsrohr9 Adjustment device for gas supply pipe
Übergang des Mischteiles in den zylindrischen Teil des Berbrennungskanales Widerlager im Brennerstein für die Abdichtung Brennersteingehäuse Luftzuführungsrohr Leitbleche Verbrennungskanal SchrägbohrungenTransition of the mixing part into the cylindrical part of the combustion channel Abutment in the burner block for sealing the burner block housing, air supply pipe Baffles, combustion channel, inclined holes
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DD24008582A DD210412A3 (en) | 1982-05-24 | 1982-05-24 | RADIATION BURNER FOR MULTI-DRIVING WITH RADIAL ADVANCED FLAX FLAMES |
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Also Published As
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