DE69419685T2

DE69419685T2 - Brenner und deren Anwendung in einem Glasofen

Info

Publication number: DE69419685T2
Application number: DE69419685T
Authority: DE
Inventors: Jean-Yves Iatrides; Serge Laurenceau; Louis Philippe; Michel Verlhac
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 1993-10-01
Filing date: 1994-09-22
Publication date: 2000-02-10
Anticipated expiration: 2014-09-23
Also published as: WO1995010008A1; US5772427A; EP0646751B1; ES2136177T3; DE69419685D1; EP0646751A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Brenner, insbesondere Brenner zur Verbrennung mit Sauerstoff, der Art, welche einen Brennerkörper umfaßt, der dazu bestimmt ist, auf einem Aufwärmblock aus feuerfestem Werkstoff montiert zu werden, der einen Hohlraum definiert und mindestens ein inneres Einblasrohr stützt, siehe zum Beispiel die Druckschrift US 3748087A1.
In bekannten Brennern dieser Art besitzt der Brennerkörper, der üblicherweise den inneren Zufuhrdurchgang für das oxidierende Gas definiert, allgemein eine in der Gießerei realisierte, komplizierte Architektur und Geometrie und/oder besteht aus mehreren Teilen und umfaßt meistens Mittel zur Festlegung im Aufwärmblock.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Brenneranordnung besonders einfacher und leichter Ausführung vorzuschlagen, die als Ganzes und leicht ausbaubar ist und zahlreiche Anpassungen gestattet, insbesondere für verschiedene Brennstoffe, und dabei eine große Anzahl für verschiedene Ausführungen gemeinsamer Stücke beibehält.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Brenner vorgeschlagen, der die Kennzeichen des Anspruchs 1 aufweist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung eines solchen Brenners in einem Glasofen, wobei der Brenner typischerweise mit einem gasförmigen Oxidationsmittel beschickt wird, das mindestens 90% Sauerstoff enthält und vorteilhafterweise von einer Luftzerlegungseinheit durch Adsorption des sogenannten VSA-Typs geliefert wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen, die sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht; es zeigt:
- Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brenners, der Erdgas als Brennstoff verwendet;
- Fig. 2 eine der Fig. 1 analoge Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die einen versprühten flüssigen Brennstoff verwendet;
- Fig. 3 eine der Fig. 1 analoge schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brenners und
- Fig. 4 eine Endansicht der Einblasunterbaugruppe nach Fig. 3.
Wie in den Figuren gezeigt besteht ein erfindungsgemäßer Brenner der Art ohne Kühlung durch einen Wasser- oder Luftkreislauf im wesentlichen aus einem Aufwärmblock 1, auf dem ein Brennerkörper C angeordnet ist, der mindestens ein inneres Rohrstück oder Rohr 3 trägt. Der aus feuerfestem Werkstoff hergestellte Aufwärmblock 1 besitzt eine allgemein parallelepipedische Gestalt und ist dazu bestimmt, in einer eine Ofenwand 5, typischerweise eines Glasofens, durchdringende Öffnung 4 aufgenommen zu werden. Der Aufwärmblock 1 weist einen hinteren vorspringenden Teil 6 mit kleineren Querabmessungen auf und wird von einem einen Innenhohlraum P bildenden Durchgang gänzlich durchsetzt, der einen vorgeschalteten zylindrischen Teil 7 enthält, der mit einem nachgeschalteten Teil 8 vergrößerten Querschnitts verbunden ist, der zylindrisch ist oder ein sich nach außen ausweitendes Profil, zum Beispiel in konischer Form wie gezeigt, oder ein zum Teil paraboloides Profil aufweist. Auf der Rückseite des Blocks 1 sind L-Profile 9 angeordnet, welche den Endteil 6 einspannen, und auf deren Flächen davor sind Platten 10 aufgeschweißt, die sich längs entlang den Seiten des Blocks 1 erstrecken und an Klauen 11 enden, die sich quer nach innen erstrecken und in Quernuten 12 aufgenommen sind, die im Umfang des Aufwärmblocks 1 gebildet sind und sich zu dessen Außenseite hin öffnen.
Der Brennerkörper C besteht im wesentlichen aus einem metallischen Rohrelement 2 allgemein bizylindrischer Gestalt, das einen nachgeschalteten Endteil kleineren Durchmessers 13 aufweist, der im vorgeschalteten Ende des vorgeschalteten rohrförmigen Teils 7 des Hohlraums P im Aufwärmblock aufgenommen ist, vorteilhafterweise in einer hinteren Nute 14 mit etwas größerem Durchmesser dieses vorgeschalteten Teils 7, damit sich dadurch keine Unterbrechung zwischen den Innendurchmessern des nachgeschalteten Teils 13 des rohrförmigen Elements 2 und dem vorgeschalteten Teil 7 des Innendurchgangs im Aufwärmblock bildet. Ein Rohrverbindungsstück 15 ist seitlich auf dem hinteren Endteil größeren Durchmessers des rohrförmigen Elements 2 zur Verbindung über Schnellmontiermittel mit einem von einer Quelle 50 für mit Sauerstoff angereichertes Gasgemisch kommenden Kreislauf montiert. Am hinteren Ende des rohrförmigen Elements 2 ist ein Umfangsflansch fixiert, während ein Umfangskragen 17 um das nachgeschaltete Ende 13 herum befestigt ist. Auf den L-Profilen 9 ist mindestens ein (typischerweise drei) Beschlag 18 befestigt, der als gelenkige Stütze um eine Querachse 19 für eine Gewindestange 20 dient, die in der eingesetzten Stellung in einem radialen Umfangsschlitz 21 des Kragens 17 aufgenommen ist und es gestattet, durch das Festziehen eines Bolzens jenen Kragen mit Einfügung eines Dichtungsmaterials 22 an die Rückseite des Aufwärmblocks 1 anzudrücken, um so auf leicht abnehmbare Weise den Aufwärmblock und den Brennerkörper 2 zusammenzubauen.
In der Ausführungsform nach Fig. 1 ist das mit dem rohrförmigen Element 2 koaxiale und mindestens eine durchgehende Längspassage definierende Brennstoffeinblasrohrstück 3 an seinem hinteren Ende in einer ringförmigen Platte 23 montiert, über welche der Innendurchgang des Einblasrohrstücks 3 nach hinten in eine Zufuhrkammer mündet, die durch eine Haube 24 mit einem Schnellkupplungsrohr 25 an einen von einer Quelle gasförmigen Brennstoffs, typischerweise Erdgas, kommenden Kreislauf definiert ist und deren Vorderende mit einem bezüglich der Platte 23 mit dem Flansch 16 symmetrischen Umfangsflansch 26 versehen ist. Im zusammengebauten Zustand ist die Platte 23 an ihrem Umfang, mit eingesetzten Dichtungen 27, zwischen den beiden Flanschen 16 und 26 eingeschlossen, deren Montage wie auf dem Niveau des Aufwärmblocks 1 durch mindestens eine, typischerweise drei, Klammern 28 sichergestellt ist, die jeweils um eine Querachse 29 schwenkbar auf einem Beschlag 30 montiert sind, der außen auf der Wand des rohrförmigen Elements 2 fixiert ist, und in der Montierstellung in radial gegenüberliegenden Umfangsschlitzen 31 bzw. 32, die in den Flanschen 16 bzw. 26 gebildet sind, aufgenommen sind.
Die Länge des Einblasrohrstücks 3 wird so bestimmt, daß sein nachgeschaltetes Ende 33, welches das Ende mehrerer nebeneinanderliegender paralleler Einblasrohre sein kann, jenseits des Endes des nachgeschalteten Teils 13 des Brennerkörpers zu liegen kommt. Sich radial nach außen erstreckende Flügel 34 sind auf dem Einblasrohrstück 3 neben dessen nachgeschaltetem Ende montiert, um mit der Innenwand des vorgeschalteten Teils 7 des Durchgangs P zusammenzuwirken und die Zentrierung des Rohrstücks 3 im Durchgang P sicherzustellen. Die Montageplatte 23 der inneren Einblasunterbaugruppe 3 trägt auf ihrer Rückseite einen Griff 40 in Form eines Henkels oder Bogens, beispielsweise bestehend aus einer an die Platte angepaßten und angeschweißten Metallstange, die ein leichtes Einsetzen und Herausziehen der einzelnen Untergruppe 3, sogar wenn heiß, ermöglicht.
Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der vorangehenden in dem Sinne, daß das Einblasrohrstück 3, das hier zum Einblasen und Versprühen eines flüssigen Brennstoffs, zum Beispiel Heizöl, vorgesehen ist, nach hinten durch die Platte 23 hindurch zu einem Endblock 35 hin verlängert ist, der die Behandlung ermöglicht und Verbindungen 36 und 37 zum Anschluß an Dampf- oder Luftquellen bzw. Heizölquellen aufweist, die über innere Rohrleitungen dem Rohrstück 3 über einen Zerstäuber zugeführt werden, der am nachgeschalteten Ende des Rohrstücks 3 abnehmbar montiert ist und sich effektiv an der Verbindungsstelle zwischen den Teilen 7 und 8 des Durchgangs P befindet. Bei dieser Ausführungsform arbeitet die Platte 23 direkt mit einer eingesetzten Dichtung 27 als Dichteträger mit dem Flansch 16 hinter dem Brennerkörper 2 zusammen, wobei die ringförmige Platte 23 hier mit der radialen Umfangsnute 39 gegenüber der Nute 31 zur Aufnahme der Klammer 28 versehen ist.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform eines Brenners zur Verbrennung gasförmigen Brennstoffs mit Sauerstoff, die derjenigen in Fig. 1 analog ist, aber wo die Brennstoffeinblasbaugruppe 3 hier mehrere parallele Rohre umfaßt, die unter Winkeln beabstandet und in der Platte 23 montiert sind und deren Vorderende je einen Verankerungs- und Zentrierflügel 34 trägt. Die Verankerung und die Parallelität der Einblasrohre 1 werden außerdem durch einen zentralen rohrförmigen Steg 41 sichergestellt, der mit den verschiedenen Enden der Rohre einstückig ist. Wie in Fig. 3 gut zu sehen ist, bestehen die Vorderenden der Einblasrohre ebenso wie in der Ausführungsform mit zentralem Rohr nach Fig. 1 vorteilhafterweise wie die Stege 34 und 41 aus einem aus temperaturbeständigem Metall, zum Beispiel INCONEL 600 oder PM 2000, hergestelltem Ansatz 42. Der Aufbau der Platte 23 auf dem Brennerkörper C ist analog wie zuvor bezüglich Fig. 1 beschrieben.
Wie aus der vorangehenden Beschreibung zu sehen ist, erfordern die Wahl einer Brennstoffeinblasart und die Anpassung von einem Brennstoff zu einem anderen nur ein Auswechseln der Unterbaugruppe des Einblasrohrs 3, während die übrigen Bestandteile des Brenners unverändert bleiben. Außerdem lassen sich der Einbau/Ausbau der Einblasunterbaugruppe gegenüber dem Brennerkörper und/oder das Aus-/Abmontieren des Brennerkörpers (oder der Brennerkörper-/ Einblasrohrstückbaugruppe) gegenüber dem Aufwärmblock 1 sehr schnell und einfach durchführen, sogar durch unqualifiziertes Personal. Schließlich garantiert die Montage des Brennerkörpers auf dem Aufwärmblock durch die Mitnehmerhaken 12 eine dauerhafte Fixierung, die frei von Oxidationsrisiken ist und gleichfalls eine Rückgewinnung und/oder Wiederverwendung sämtlicher Montagestücke gestattet.
Diese Vielseitigkeit des erfindungsgemäßen Brenners zur Verbrennung mit Sauerstoff ermöglicht es, ihn an zahlreiche Verwendungen anzupassen und insbesondere für einen breiten Bereich von Brennstoff-/ Oxidationsmittelpaaren ohne großen Antrieb zu funktionieren, das heißt beispielsweise mit verhältnismäßig niedrigen Drücken des oxidierenden Gases, beispielsweise in der Größenordnung von 2500 Pa (relativ), was ihn für die Zufuhr von Sauerstoff niedriger Reinheit (zwischen 90 und 95%), der durch eine Sauerstoffherstellungseinheit 50 durch Adsorption der sogenannten PSA- oder VSA-Art vor Ort geliefert wird, besonders geeignet macht.

Claims

1. Brenner zur Verbrennung mit Sauerstoff, umfassend einen Brennerkörper (C) und einen Aufwärmblock (1) aus feuerfestem Werkstoff, der einen Hohlraum (P) mit einem vorgeschalteten zylindrischen Teil (7) und einem damit verbundenen nachgeschalteten Teil (8) mit vergrößertem Querschnitt definiert, wobei dieser Brenner ein rohrförmiges Element (2) aufweist, in dem ein inneres Einblasrohr (3) zum Einblasen von Brennstoff coaxial angeordnet ist, wobei das Verbrennungsgas in das rohrförmige Element (2) eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der nachgeschaltete Teil (13) des rohrförmigen Elements (2) im vorgeschalteten Ende des vorgeschalteten Teils (7) des Aufwärmblocks (1) aufgenommen ist, daß das Einblasrohr (3) an seinem nachgeschalteten Ende mit Verankerungs- und Zentriermitteln (34) einstückig ist, wobei die Länge des Einblasrohrs (3) so bestimmt ist, daß sich sein nachgeschaltetes Ende (33) jenseits des Endes des nachgeschalteten Teils (13) des rohrförmigen Elements (2) befindet, wobei die Verankerungs- und Zentriermittel (34) mit der Innenwand des vorgeschalteten Teils (7) des Hohlraums (P) zusammenwirken und die Zentrierung des Rohrstücks (3) im Durchgang (P) sicherstellen, daß er erste Schnellmontiermittel für eine Trägerkonstruktion (23) auf dem rohrförmigen Element (2) aufweist, wobei diese Trägerkonstruktion mit einem ersten Ende des inneren Einblasrohrs (3) einstückig ist und diese Trägerkonstruktion (23) Mittel zur Handhabung des Einblasrohrs (3) aufweist, und daß er eine hintere Verkleidung (24) besitzt, welche eine Zufuhrkammer für das Einblasrohr bildet und Mittel (25) zum Anschluß an einen Fluidkreislauf und einen Teil (26) der ersten Schnellmontiermittel (28) umfaßt.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerkonstruktion eine Platte (23) aufweist, durch welche das Einblasrohr (3) hindurch geht und die dazu bestimmt ist, auf einem ringförmigen Flansch (7) am Hinterende des rohrförmigen Elements (2) des Brennerkörpers (C) montiert zu werden.

3. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens 2 parallele Einblasrohre (3) aufweist.

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er zweite Verankerungsmittel (41) zwischen den beiden Enden der Einblasrohre (3) aufweist.

5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende des Einblasrohrs (3) aus einem aufgesetzten Metallansatz (42) besteht.

6. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er einen ersten, um das rohrförmige Element (2) herum montierten Beschlag, einen zweiten, mit dem Aufwärmblock (1) einstückigen Beschlag (9) und zweite Mittel (20) zur Schnellmontierung zwischen den ersten und zweiten Beschlägen umfaßt.

7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Montiermittel mindestens eine Kippstange mit Außengewinde (20) umfassen.

8. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einblasrohr (3) axial aus dem rohrförmigen Element (2) vorsteht.

9. Verwendung eines Brenners nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Glasofen.

10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brennerkörper (C) ein gasförmiges, mindestens 90% Sauerstoff enthaltendes Oxydationsmittel zugeführt wird.

11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Oxydationsmittel von einer Luftzerlegungseinheit durch Adsorption (50) geliefert wird.