Keramischer Brenner für einen Winderhitzer

Abstract

 Keramischer Brenner im unteren Teil eines Winderhitzer-Brennschachtes (1) mit getrennter Zuführung von Gas und Verbrennungsluft.
Von getrennten Gas- und Luftkammern (4,5), in die Eintrittsstutzen (2,3) fur Gas bzw. Luft münden, gehen nebeneinanderliegende, senkrecht verlaufende voneinander getrennte, zur Brennerkrone (14) führende Gas- und Luftkanäle (6,7) mit langgestrecktem horizontalen Querschnitt aus Zwischen den Gas- und Luftkanälen (6, 7) sind mindestens ein diesen und der Gas- und Luftkammer (4, 5) gegenüber abgeschlossener von der Brennersohle (12) bis zur Brennerkrone (14) führender Gas- und mindestens ein Luftschlitz (15, 16) angeordnet, in die unter der Brennersohle (12) gesonderte absperrbare Zuleitungen (20, 21) zusätzlich Gas bzw. Luft einspeisen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen keramischen Brenner für die Verbrennung eines Gas-Luft-Gemisches, der im unteren Teil eines Winderhitzer-Brennschachtes angeordnet ist. Der Brenner weist in den Brennschacht einmündende Eintrittsstutzen für Gas und Verbrennungsluft mit zugehörigen Gas- und Luftkammern auf, die in nebeneinanderliegende, senkrecht verlaufende voneinander getrennte Gas- und Luftschlitze von langgestrecktem horizontalen Querschnitt übergehen. Oberhalb der Gas-und Luftschlitze werden die beiden Medien in einer oder mehreren Verteilerlagen gemischt und an der Brennerkrone verbrannt.

[0002] Keramische Brenner dieser Gattung sind z.B. aus der DE-AS 12 90 285 und der DE-OS 15 26 027 bekannt. Sie werden insbesondere in Hochofen-Winderhitzern zur Erzeugung des für den Hochofenbetrieb benötigten Heißwindes eingesetzt. Mit ihnen kann eine gute Durchmischung und gleichmäßige Verteilung der Medien erreicht werden. Bei der Inbetriebnahme eines Winderhitzers ist ein Anfahrvorgang erforderlich, um den kalten Winderhitzer aufzuheizen. Mit den bekannten keramischen Brennern kann dieser Anfahrvorgang wegen eines begrenzten Regelbereiches nicht durchgeführt werden. Es ist daher erforderlich, einen kalten Winderhitzer, der mit einem keramischen Brenner der beschriebenen Gattung ausgerüstet ist, mit einem separaten Hilfsbrenner anzufahren. Nach Erreichen der Anfahrtemperatur von ca. 500 - 700° C wird der Hilfsbrenner, bei dem es sich im allgemeinen um einen Maschinenbrenner mit entsprechendem Regelbereich handelt, abgebaut. Das weitere Aufheizen des Winderhitzers kann dann mit dem eingebauten keramischen Brenner fortgesetzt werden.

[0003] Bei Betriebsstillständen, die kürzer als drei Monate sind, ist es vorteilhaft, den-Winderhitzer nicht vollkommen kalt zu fahren, sondern auf einer Temperatur von ca. 600° C zu halten. Zur Durchführung dieses sogenannten Warmhaltebetriebes sind die gattungsgemäßen keramischen Brenner ebenfalls nicht geeignet. Dies trifft insbesondere zu, wenn bei einem Betriebsstillstand auch die Schwachgaszufuhr (Gichtgas) vom Hochofen ausfällt und nur Starkgas (Erdgas, Koksofengas) für den Warmhaltebetrieb zur Verfügung steht. Bisher war daher für den Warmhaltebetrieb der Einsatz eines zusätzlichen Warmhaltebrenners erforderlich, dessen Montage und Demontage einen erheblichen Aufwand darstellt.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen keramischen Brenner vorzuschlagen, mit dem die begrenzten Steuerungsmöglichkeiten der bisherigen Brenner überwunden und die Nachteile, insbesondere im Hinblick auf die Montage und Demontage separater Hilfsbrenner für den Anfahrvorgang und den Warmhaltebetrieb,vermieden werden können. Diese Aufgabe wird bei einem keramischen Brenner der eingangs beschriebenen Gattung dadurch gelöst, daß zwischen den Gas- und Luftkanälen mindestens ein diesen und der Gas- und Luftkammer gegenüber abgeschlossener von der Brennersohle bis zur Brennerkrone führender Gas- und mindestens ein Luftschlitz angeordnet ist, in die unter der Brennersohle gesonderte absperrbare Zuleitungen zusätzlich Gas bzw. Luft einspeisen.

[0005] Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen keramischen Brenners sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0006] Der mit der Erfindung erzielte Vorteil liegt insbesondere in der sektionsweise möglichen Steuerung des keramischen Brenners, wodurch sich insbesondere die Anordnung separater Hilfsbrenner erübrigt. Der Hilfsbrenner ist im Hauptbrenner integriert.

[0007] Mit dem integrierten keramischen Hilfsbrenner kann das lineare Aufheizen des Winderhitzers von 20 auf 1100⁰ C durchgeführt werden. Von 0,5 - 5% der Gesamtbrennerleistung im Schwachgasbetrieb wird nur ein Gas- und ein Luftschlitz über die gesonderten Gas- und Luftzuleitungen beaufschlagt. In diesen Zuleitungen wird gemessen und geregelt.

[0008] Ferner kann mit dem integrierten keramischen Hilfsbrenner das energiesparende Warmhalten der Winderhitzer im Temperaturbereich über 600° C entweder mit Schwachgas oder mit Starkgas durchgeführt werden. Beim Betrieb mit Starkgas im Bereich unter 5% der Gesamtleistung werden Starkgas und die zur einwandfreien Verbrennung erforderliche Brennluftmenge ebenfalls über den keramischen Hilfsbrenner gefahren. Luftüberschüsse werden temperaturabhängig über die Luftschlitze des Hauptbrenners geregelt. Es ist dabei möglich, mit einem Luftüberschuß bis 150% zu fahren.

[0009] Gasdruckschwankungen, besonders beim Schwachgasbetrieb, können mit einem automatisch arbeitenden, auf Sollwertmenge eingestellten Regelorgan, ausgeglichen werden.

[0010] Im Normalbetrieb arbeitet der keramische Hilfsbrenner zusammen mit dem Hauptbrenner als Einheit. Der integrierte Hilsbrenner kann auch die Aufgabe eines Zündbrenners übernehmen..

[0011] Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, daß durch die über die senkrechte Mittelebene des Brennschachtes hinweggeführten und dadurch langgestreckten Gas- und Luftschlitze der Querschnitt im Brenner an der engsten Stelle bis zu 30% größer wird. Werden kaltes Gas und kalte Verbrennungsluft benutzt, kann der Winderhitzer mit geringerer Ventilatorleistung gefahren werden. Wird die Verbrennungsluft vorgewärmt, so ist es aufgrund des vergrößerten Brennerquerschnitts möglich, mit gleichem Vordruck der Ventilatoren zu fahren, d.h. größere Ventilatoren brauchen nicht zum Einsatz zu kommen.

[0012] Eine gute Durchmischung von Gas und Luft des Haupt- und Hilfsbrenners ergibt sich durch die abwechselnde Anordnung von Gas- und Luftschlitzen und die Integration der Gas- und Luftschlitze des Haupt- mit denen des Hilfsbrenners.

[0013] Beim keramischen Brenner der Erfindung sind bevorzugt die Wände und seitlichen Abschlüsse der Gas- und Luftschlitze aus übereinander angeordneten keramischen Formsteinen und Formplatten erstellt. Zur Verbindung derselben untereinander sind Nut-Feder- bzw. Noppen-Vertiefungs-Elemente vorgesehen. In weiterer Ausgestaltung sind Formsteine mit beidseitigen Vorsprüngen gleichmäßig verteilt in den Wänden der Gas- und Luftschlitze angeordnet und die Vorsprünge angrenzender Wände stehen zur Abstützung miteinander in Berührung.

[0014] Der erfindungsgemäße keramische Brenner kann sowohl in einem Winderhitzer mit außenliegendem als auch mit innenliegendem Brennschacht angeordnet werden.

[0015] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen horizontalen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen keramischen Brenner gemäß Linie I-I in Fig. 2, der im außenliegenden Brennschacht eines Winderhitzers angeordnet ist;

Fig. 2 einen lotrechten Querschnitt durch den keramischen Brenner gemäß Fig. 1 nach der Linie II-II;

_Fig. 3 einen lotrechten Querschnitt durch den keramischen Brenner gemäß Fig. 1 nach der Linie III-III;

Fig. 4 einen horizontalen Querschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 2 und 3;

Fig. 5 einen horizontalen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen keramischen Brenner gemäß Linie A-A in Fig. 6, der im innenliegenden Brennschacht eines Winderhitzers angeordnet ist;

Fig. 6 einen lotrechten Querschnitt durch den keramischen Brenner gemäß Fig. 5 nach der Linie B-B;

Fig. 7 einen lotrechten Querschnitt durch den keramischen Brenner gemäß Fig. 5 nach der Linie C-C.

[0016] Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte erfindungsgemäße Brenner ist im unteren Teil eines außenstehenden Winderhitzer-Brennschachtes 1 mit kreisförmigem Querschnitt angeordnet. Auf gegenüberliegenden Seiten des Brennschachtes münden Eintrittsstutzen 2, 3 für Gas bzw. Verbrennungsluft, in die im Brennschachtinneren angeordnete Gas- bzw. Luftkammer 4, 5 ein. Im Brennschacht sind keramische Formsteine bzw. Formplatten so neben- und übereinander angeordnet, daß sie nebeneinanderliegende, senkrecht verlaufende gegeneinander abgeschlossene Gas-und Luftschlitze 6, 7 bilden, wobei jeweils die Gasschlitze 6 nur mit der Gaskammer 4 und die Luftschlitze 7 nur mit der Luftkammer 5 in Verbindung stehen.

[0017] Wie in Fig. 4 ausschnittsweise dargestellt, sind die keramischen Formsteine und Formplatten miteinander über Feder-Nut-Elemente 8, 9 bzw. Noppen-Vertiefungselemente 10, 11 verbunden.

[0018] Die die Gas- und Luftschlitze 6, 7 mit langgestrecktem horizontalen Querschnitt begrenzenden Wände ruhen auf der Brennersohle 12 und erstrecken sich von beiden Seiten über die Mittelebene 13 des Brennschachtes hinaus. Im unteren Teil des Brennschachtes ist die Ausdehnung über die Mittelebene begrenzt wegen der dort vorgesehenen Gas-und Luftkammer 4, 5. Oberhalb der Gas- und Luftkammern erweitert sich die Ausdehnung der Schlitze 6, 7 allmählich auf den gesamten Brennschachtdurchmesser, wie insbesondere Fig. 3 zeigt, wodurch die Gas- und Luftkammern 4 bzw. 5 vom Brennschacht abgeteilt sind. Oberhalb der Gas- und Luftschlitze 6, 7 sind die Verteilerlagen der Brennerkrone 14 angeordnet.

[0019] Wie Fig. 1 zeigt, sind ein Gasschlitz 15 und ein Luftschlitz 16 gegen die Gas- bzw. Luftkammer 4, 5 und gegen die Gas- und Luftschlitze 6, 7 durch Formsteine 17 abgeschlossen. Auf diese Weise werden zwei von der Brennersohle 12 bis zu den Verteilerlagen der Brennerkrone 14 reichende separate Gas- und Luftschlitze gebildet. Unterhalb der Brennersohle 12 sind, wie Fig. 2 und 3 zeigen, ein Gas- und ein Luftkasten 18, 19 angeordnet, die jeweils mit dem separaten Gas- bzw. Luftschlitz 15, 16 in Verbindung stehen und von separaten Gas- und Luftzuleitungen 20, 21 zu- und abschaltbar sowie steuerbar mit Gas und Luft für den integrierten Hilfsbrenner versorgt werden. Die zugehörigen Absperrorgane, Regelorgane und Mengenmeßeinrichtungen sind nicht dargestellt.

[0020] Zur Abstützung der die Gas- und Luftschlitze bildenden Wände untereinander sind, wie insbesondere Fig. 4 zeigt, an den Wänden gleichmäßig verteilte Formsteine 22 angeordnet, die beidseitig in die Schlitze ragende Vorsprünge 23 aufweisen. Die Vorsprünge angrenzender Wände berühren sich gegenseitig und geben dadurch dem Brenner ausreichende Stabilität.

[0021] Der in den Fig. 5 bis 7 dargestellte erfindungsgemäße Brenner ist im unteren Teil eines innenliegenden Brennschachtes 1 mit ovalem Querschnitt eines Winderhitzers angeordnet. In den Brennschacht münden zu beiden Seiten der Mittelebene der kurzen Achse 13 des Brennschachtquerschnittes Eintrittsstutzen 2, 3 für Gas und Vorbrennungsluft ein, an die sich im Brennschachtinneren eine Gas- bzw. eine Luftkammer 4 bzw. 5 anschließen. Die Gas- und Luftschlitze 6, 7,die einen langgestreckten horizontalen Querschnitt haben, reichen bis zur Brennsohle 12 und erstrecken sich in ihrer horizontalen Ausdehnung mit ihrem freien Querschnitt über die Mittelebene der kurzen Achse 13 des ovalen Brennschachtquerschnitts hinaus.

[0022] Auch bei dieser Ausführungsform ist die Ausdehnung im unteren Teil des Brennschachtes begrenzt wegen der erforderlichen Gas- und Luftkammern 4, 5. Oberhalb der Gas- und Luftkammern erweitert sich die Ausdehnung allmählich auf den gesamten Brennschachtquerschnitt, wie insbesondere Fig. 7 zeigt. Mit 14 sind wieder die Verteilerlagen der Brennerkrone sowie mit 15 und 16 ein separater Gas- und Luftschlitz und mit 17 Formsteine bezeichnet, zum Abschließen der Schlitze 15 und 16.

[0023] Wie Fig. 6 und 7 zeigen,ist unterhalb der Brennersohle 12 ein Luftkasten 19 angeordnet sowie ein dahinter liegender nicht dargestellter Gaskasten 18, der mit dem se - paraten Gas- bzw. Luftschlitz 15, 16 des integrierten Hilfsbrenners in Verbindung stehen und von separaten in Fig. 5 dargestellten Gas- und Luftzuleitungen 20, 21 zu-und abschaltbar sowie steuerbar mit Gas und Luft versorgt werden. Die zugehörigen Absperrorgane, Regelorgane und Mengenmeßeinrichtungen sind nicht dargestellt.

Ansprüche

1. Keramischer Brenner im unteren Teil eines Winderhitzer-Brennschachtes zur getrennten Zuführung von Gas und Verbrennungsluft, bei dem von getrennten Gas- und Luftkammern, in die Eintrittsstutzen für Gas bzw. Luft münden, ausgehende nebeneinanderliegende, senkrecht verlaufende voneinander getrennte zur Brennerkrone führende Gas- und Luftkanäle mit langgestrecktem horizontalen Querschnitt vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Gas- und Luftkanälen (6, 7) mindestens ein diesen und der Gas-und Luftkammer (4, 5) gegenüber abgeschlossener von der Brennersohle (12) bis zur Brennerkrone (14) führender Gas- und mindestens ein Luftschlitz (15, 16) angeordnet ist, in die unter der Brennersohle (12) gesonderte absperrbare Zuleitungen (20, 21) zusätzlich Gas bzw. Luft einspeisen.

2. Keramischer Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die auf der Brennersohle (12) ruhende, die Gas-und Luftschlitze (6, 7; 15, 16) begrenzende Wand in Querschnittsebene meanderförmig und beidseits über die senkrechte Mittelebene (13) des Brennerschachtes (1) hinaus verläuft.

3. Keramischer Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Gas- und Luftschlitze (6, 7) in abwechselnder Reihenfolge auf beiden Seiten der Gas- und Luftschlitze (15, 16) angeordnet sind.

4. Keramischer Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Wände und seitlichen Abschlüsse der Gas-und Luftschlitze (6, 7; 15, 16) aus übereinander angeordneten keramischen Formsteinen (8) und Formplatten (9) bestehen, die untereinander durch Nut/Feder-Anordnung bzw. durch Noppen-VertiefungsElemente (10, 11) verbunden sind.

5. Keramischer Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß Formsteine (22) mit beidseitigen Vorsprüngen (23) gleichmäßig verteilt in den Wänden der Gas- und Luftschlitze (6, 7; 15, 16) angeordnet sind und die Vorsprünge (23) angrenzender Wände einander berühren.

Zeichnung