Brenner

Abstract

 Ein Brenner mit einem mit Zuführungen (4, 7) für Brennstoff und Oxidationsmittel ausgerüsteten Brennergehäuse (2), das im bestimmungsgemäßen Einbauzustand mit einer Brennerspitze (8) in eine Reaktionszone (9) hineinragt und dem eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Brennerspitze zugeordnet ist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass als Kühleinrichtung wenigstens ein Wärmerohr (11, 12) vorgesehen ist, in dem ein Wärmeübertragungsmedium zwischen einer innerhalb des Brennergehäuse angeordneten, mit der Brennerspitze thermisch verbundenen Verdampfungszone (13, 14) und einer mit wenigstens einem außerhalb der Reaktionszone (9) angeordneten Wärmetauscher (18, 19) thermisch verbundenen Kondensationszone (16, 17) fluktuiert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Brenner mit einem mit Zuführungen für Brennstoff und Oxidationsmittel ausgerüsteten Brennergehäuse, das im bestimmungsgemäßen Einbauzustand mit einer Brennerspitze in eine Reaktionszone hineinragt und dem eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Brennerspitze zugeordnet ist.

[0002] Bei derartigen Brennern handelt es sich beispielsweise um außenmischende Brenner, über die ein flüssiger, fester oder gasförmiger Brennstoff sowie ein sauerstoffhaltiges Gas in voneinander strömungstechnisch getrennten Zuführungen in eine Reaktionszone (Brennraum) geführt, miteinander vermischt und gezündet werden. Um das Brennermaterial vor den meist sehr hohen Temperaturen im Brennraum zu schützen, sind die Brenner mit einer Kühleinrichtung versehen, bei denen ein Kühlmedium durch Kühlkanäle geführt wird, die die in die Reaktionszone hineinragenden Teile des Brennermantels durchziehen. Als Kühlmedium kommt dabei in der Regel Kühlwasser zum Einsatz, wie beispielsweise in der WO 00/70102 A1 beschrieben. Bei diesem Gegenstand ist der Brennermantel eines Brenners mit einem die Austrittsdüsen der Reaktionsmedien radial umgebenden wasserführenden Trakt ausgerüstet, der über Zu- und Ableitungen mit einem Kühlwasserkreislauf in Strömungsverbindung steht.

[0003] Durch den vergleichsweise kalten Brennermantel wassergekühlter Brenner ergeben sich jedoch eine Reihe von Nachteilen. Liegt die Temperatur des Brennermantels unterhalb des Taupunkts von aggressiven Komponenten des Rauchgases, können diese auf der Oberfläche des Brennermantels kondensieren und zu Korrosionen führen. Beispielsweise führt im Abgas enthaltenes Schwefeldioxid zur Bildung von schwefliger Säure, durch deren Einwirkung die Brennerlebensdauer deutlich verkürzt wird. Durch die hohe Temperaturdifferenz zwischen Abgas und Brennermantel wird zudem dem Prozess viel Energie entzogen, das zudem in nachfolgenden Schritten auch dem Kühlwasser wieder entzogen werden muss. Schließlich besteht die Gefahr, dass im Schadensfall Wasser in den Brennraum eindringen und dort aufgrund der raschen Expansion des sich bildenden Wasserdampfs eine Explosion herbeiführen kann.

[0004] Es hat daher bereits Versuche gegeben, auch bei hohen Temperaturen im Brennraum auf eine Wasserkühlung zu verzichten. So wird beispielsweise in der EP1 736 706 A2 vorgeschlagen, den in den Brennraum hineinragenden Teil des Brenners mit einem Brennermantel aus Feuerfestmaterial auszurüsten. Aus der DE 29 512 230 U ist bekannt, die in die Reaktionszone hineinragenden Teile des Brenners mit einem metallischen Schutzmantel auszurüsten, hinter dem quer zur Feuerungsrichtung ein Kühlluftstrom geführt wird. Nach der Lehre der DE 2 916 635 C3 wird der Sauerstoffstrahl eines Brenners in Rotation versetzt und kühlt als Rotationsstrahl dabei auch den Brennermantel, wodurch auf eine Wasserkühlung verzichtet werden können soll. All diese Gegenstände weisen jedoch eine gegenüber einer Wasserkühlung wesentlich geringere Kühlleistung auf, sodass der Einsatz wassergekühlter Brenner für viele Anwendungsfälle als unverzichtbar angesehen wird.

[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine leistungsfähige Kühlung eines gattungsgemäßen Brenners auch bei hohen Temperaturen im Brennraum ohne Zuhilfenahme von Kühlwasser zu ermöglichen.

[0006] Diese Aufgabe wird durch einen Brenner mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beansprucht.

[0007] Erfindungsgemäß kommt/kommen als Kühleinrichtung ein oder mehrere Wärmerohre zum Einsatz, mit dem/denen die Wärme von der in die Reaktionszone hineinragende Brennerspitze abgeführt und auf einen Wärmetauscher übertragen wird, der sich in einem weniger stark von Hitze beaufschlagten Bereich innerhalb des Brennergehäuses oder außerhalb des Brennergehäuses befindet. Als Wärmerohr wird hierbei ein geschlossenes System bezeichnet, in welchem sich Wärmeübertragungsmedium befindet, das infolge der zugeführten Wärme in einem hier als "Verdampfungszone" bezeichneten Bereich des Wärmerohrs verdampft, wobei das Wärmerohr so ausgelegt ist, dass das Wärmeübertragungsmedium an einem von der Verdampfungszone abgewandten Abschnitt des Wärmerohrs, hier als "Kondensationszone" bezeichnet, durch Wärmetausch mit einem Kühlmedium kondensiert und innerhalb des Wärmerohres zurückströmt. Gemäß der Lehre der Erfindung nimmt das Wärmeübertragungsmedium im Wärmerohr im Bereich der Brennerspitze (Verdampfungszone) Wärme auf, verdampft und wird im gasförmigen Zustand dem mit einemoder mehreren Wärmetauschern thermisch verbundenen Abschnitt (Kondensationszone) zugeführt, in der es kondensiert und dabei Wärme an ein in dem Wärmetauscher oder in den Wärmetauschern eingesetztes Kühlmedium abgibt. Als Kühlmedium zum Aufnehmen der Wärme aus dem Wärmerohr kommt beispielsweise ein Gas, insbesondere Luft, oder eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, in Betracht. Ebenso kann die Wärme aus dem Wärmerohr auf ein dem Brenner zugeführtes Reaktionsmedium, also Brennstoff und/oder Oxidationsmittel, übertragen werden. Der erfindungsgemäße Brenner kommt somit ohne einen durch die Brennerspitze geführten Kühlwasserkreislauf und die damit verbundenen Probleme aus.

[0008] Bevorzugt sind dabei mehrere Wärmerohre mit ihren Verdampfungszonen im Innern des Brennergehäuses, radial außenseitig um die Zuführungen für Brennstoff und Oxidationsmittel herum und nahe der Außenoberfläche des Brennergehäuses in gleichen Winkelabständen angeordnet, um eine effiziente Kühlwirkung zu erzielen; bei hohen, während des Betriebs des Brenners eingetragenen Wärmemengen können auch mehrere Lagen an Wärmerohren vorgesehen und/oder die Wärmerohre in axialer Richtung unterschiedlich tief im Brennergehäuse aufgenommen sein.

[0009] Wärmerohre der hier genannten Art sind an sich bekannt und werden zum Beispiel in den Patentschriften US 3 229 759 B1, US 3 532 159 B1, DE 24 39 442 A1, EP 0 040 255 A1 beschrieben. Nach der Lehre der DE 24 39 442 A1 lassen sich Wärmerohre derart einstellen, dass sie eine Ventilfunktion bei der Wärmeübertragung haben. Je nach Siede- bzw. Kondensationstemperatur des eingesetzten Wärmeübertragungsmedium wird gewährleistet, dass eine Wärmeübertragung erst oberhalb einer vorgegebenen Temperatur erfolgt. Im Rahmen der Erfindung eingesetzten Wärmerohre können auch die Form einer geschlossenen Schleife oder eines Ringes haben, in der bzw. dem das Wärmeübertragungsmedium von einer Verdampfungszone in eine Kondensationszone und zurück durch einen Kreislauf geführt wird, wie beispielsweise in der EP 0 040 255 A1 gezeigt. All diese Varianten sind auch im Rahmen der Erfindung einsetzbar.

[0010] Als Brennstoffe sind für den erfindungsgemäßen Brenner gasförmige Brennstoffe, wie beispielsweise Erdgas, ebenso geeignet wie zu einem Aerosol zerstäubte flüssige Brennstoffe oder fluidisierte Feststoffpartikel (Stäube). Als Oxidationsmittel kann Luft oder ein mit Sauerstoff angereichertes Gas zum Einsatz kommen, besonders bevorzugt eignet sich reiner Sauerstoff mit einer Sauerstoffkonzentration von über 90 Vol.-%.

[0011] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die vom Wärmerohr bzw. von den Wärmerohren übertragene Wärme zur Vorwärmung von Brennstoff und/oder Oxidationsmittel genutzt. Dazu ist die Kondensationszone des Wärmerohrs bzw. der Wärmerohre mit einem Wärmetauscher thermisch verbunden, der in einer Zuleitung für Brennstoff oder für Oxidationsmittel angeordnet ist. Es ist im Übrigen auch vorstellbar, die Kondensationszone des Wärmerohrs bzw. der Wärmerohre über mehrere Wärmetauscher sowohl mit dem Oxidationsmittel und/oder dem Brennstoff thermisch zu verbinden.

[0012] Alternativ oder ergänzend zur vorgenannten Verwendung der vom Wärmerohr bzw. von den Wärmerohren übertragenen Wärme zur Vorwärmung von Brennstoff und/oder Oxidationsmittel ist in einer weiterführenden Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, die Kondensationszone des Wärmerohrs bzw. der Wärmerohre mit einem Wärmetauscher thermisch zu verbinden, der von einem externen Kühlmedium durchströmt wird. Als "externes Kühlmedium" wird hier ein Medium verstanden, das nicht im Rahmen des Verbrennungsprozesses im Reaktionsraum eingesetzt wird. eingesetzt wird. Als externes Kühlmedium kommt insbesondere ein gasförmiges oder flüssiges Kühlmedium zum Einsatz, wie beispielsweise Luft oder Wasser, wobei das externe Kühlmedium auch seinerseits im Kreislauf geführt werden kann. Ist bereits ein Wärmetauscher vorhanden, der die vom Wärmerohr übertragene Wärme auf ein Reaktionsmedium (Brennstoff und/oder Oxidationsmittel) überträgt, kann ein zusätzlich am Wärmerohr angeordneter, von einem externen Kühlmedium durchströmter Wärmetauscher auch dazu genutzt werden, die Temperatur des vorgewärmten Reaktionsmediums zu steuern, indem das externe Kühlmedium bei Bedarf, etwa in Abhängigkeit von der Temperatur des Reaktionsmediums oder der Temperatur im Bereich der Brennerspitze, zugeschaltet wird. Im einfachsten Fall kann ats "Wärmetauscher" im Übrigen auch ein Ventilator eingesetzt werden, der die vom Wärmerohr gelieferte Wärme auf die Umgebungsluft überträgt.

[0013] Eine wieder andere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der oder die mit der Kondensationszone/ mit den Kondensationszonen des Wärmerohrs/der Wärmerohre thermisch verbundene/n Wärmetauscher innerhalb des Brennergehäuses angeordnet ist/sind. Diese Ausgestaltung reduziert den baulichen Aufwand und ermöglicht den Einsatz vergleichsweise kurzer Wärmerohre mit einer hohen Wärmeübertragungskapazität. Ein solcher "interner" Wärmetauscher kann im Übrigen auch zusätzlich zu einem der vorgenannten "externen" Wärmetauschern zum Einsatz kommen.

[0014] Als Kühlmedium im Wärmerohr/in den Wärmerohren kann jedes in handelsüblichen Wärmerohren verwendete Wärmeübertragungsmedium zum Einsatz kommen. Im Hinblick auf die besonderen Anforderungen in der Brennertechnologie empfiehlt es sich aber, ein Wärmeübertragungsmedium einzusetzen, das es ermöglicht, die Außenwand des Brennergehäuses im Bereich der Brennerspitze während des Einsatzes des Brenners auf eine Temperatur zu halten, die oberhalb des Taupunktes von korrosiv wirkenden Bestandteilen in der Atmosphäre liegt, die in der Atmosphäre im Reaktionsraum enthaltenden sind. Insbesondere bei Einsätzen des erfindungsgemäße Brenners in Feuerungen in der chemischen Industrie oder bei der thermischen Abfallverwertung treten im Abgas aggressive Gaskomponenten wie beispielsweise Halogene, Stickoxide, Schwefeloxide oder Säuren auf, die bei konventionellen, mit Wasser gekühlten Brennern auf der Oberfläche des Brennermantels kondensieren und dort in kurzer Zeit zu erheblichen Beschädigungen führen können. Durch die Erfindung wird der Einsatz von Wärmeübertragungsmedien in den Wärmerohren ermöglicht, deren Siedepunkt über dem Siedepunkt von Wasser liegt, wie beispielsweise Thermalöle mit einer Siedetemperatur zwischen 150°C bis 300°C, bevorzugt zwischen 200°C bis 250°C, oder flüssige Metalle bzw. Metalllegierungen mit Siedetemperaturen zwischen 600°C und 800°C. Dadurch wird zugleich die minimale Temperatur auf der Oberfläche des in den Reaktionsraum hineinragenden Teils des Brenners (Brennerspitze) während des Brennerbetriebs entsprechend erhöht und damit die Kondensation von zumindest einigen der korrosiven Bestandteile der Reaktionsraumatmosphäre auf der Oberfläche des Brennermantels wirkungsvoll vermieden. Zudem wird der Energieverbrauch beim Einsatz des Brenners (im Vergleich zu wassergekühlten Brennern gleicher Leistung) gesenkt.

[0015] Grundsätzlich ist die Erfindung sowohl für Brenner geeignet, die mit Luft als Oxidationsmittel arbeiten, wie auch für Brenner, die dazu mit Sauerstoff angereicherte Luft (mit einem Sauerstoffanteil von über 21 Vol.-%) oder reinen Sauerstoff (mit einem Sauerstoffanteil von >95 Vol.-%) einsetzen, und Brenner, bei denen der Sauerstoffgehalt des eingesetzten Oxidationsmittels variabel eingestellt werden kann. Der erfindungsgemäße Brenner ist in einer Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen einsetzbar, insbesondere in der Schmelzmetallurgie, bei Feuerungen in der Chemie, der Abfallverwertung oder in Glasschmelzöfen.

[0016] Anhand der Zeichnung soll nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Die einzige Zeichnung (Fig. 1) zeigt schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Brenners im Längsschnitt.

[0017] Der Brenner 1 umfasst ein im wesentlichen zylinderförmiges (in der Zeichnung nur abschnittsweise dargestelltes) Brennergehäuse 2, in dem ein zentraler Brennstoffkanal 3 angeordnet ist. Der Brennstoffkanal 3 ist über eine Brennstoffzuleitung 4 mit einer hier nicht gezeigten Quelle für Brennstoff strömungsverbunden. Koaxial zum Brennstoffkanal 3 ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ein ringförmiger Kanal 6 für Oxidationsmittel angeordnet. Anstelle einer koaxialen Anordnung von Brennstoffkanal 3 und Oxidationsmittelkanals 6 sind im Übrigen im Rahmen der Erfindung auch andere Brennerbauformen vorstellbar, etwa mehrere radial außenseitig am Brennstoffkanal 3 in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnete Oxidationsmittelkanäle, oder innerhalb eines Brennergehäuses parallel nebeneinander angeordnete Zuführungen für Brennstoff und Oxidationsmittel. Der Oxidationsmittelkanal 6 wird über eine Oxidationsmittelzuleitung 7 mit einem Oxidationsmittel, beispielsweise Luft oder Sauerstoff, aus einer hier nicht gezeigten Quelle versorgt. In seinem bestimmungsgemäßen Einbauzustand ragt der Brenner 1 mit seiner Brennerspitze 8 in einen metallurgischen Reaktionsraum 9, beispielsweise eine Brennkammer, ein. Der Brenner umfasst des Weiteren eine hier nicht gezeigte Zündeinrichtung zum Zünden des sich vor der Brennerspitze 8 im Reaktionsraum 9 bildenden Brennstoff-Oxidationsmittelgemisches. Der Brenner 1 kann in gleichfalls hier nicht gezeigter Weise innerhalb einer Abgasleitung aufgenommen sein, durch welche die sich bei der Reaktion des Brennstoffs mit dem Oxidationsmittel bildenden Brenngase aus dem Reaktionsraum 9 abgeführt werden.

[0018] Der Brenner 1 ist mit einer Kühleinrichtung ausgerüstet, mittels der während des Betriebs des Brenners 1 die hohe thermische Belastung des Brennergehäuses 2 im Bereich der Brennerspitze 8 abgemildert wird. Die Kühleinrichtung umfasst mehrere radial außenseitig am Oxidationsmittelkanal 6 in gleichen Winkelabständen angeordnete Wärmerohre, von denen im Ausführungsbeispiel lediglich die Wärmerohre 11, 12 gezeigt sind. Bei den Wärmerohren 11, 12 handelt es sich um geschlossene Fluidsysteme, in denen ein Wärmeübertragungsmedium zwischen einer Verdampfungszone 13, 14, in der das Medium verdampft und dabei Wärme aus der Umgebung aufnimmt, und einer Kondensationszone 16, 17, in der das Medium kondensiert und dabei Wärme an die Umgebung abgibt, fluktuiert. In Ausführungsbeispiel befinden sich die Verdampfungszone 13 des Wärmerohrs 11 und die Verdampfungszone14 des Wärmerohrs 12 im Bereich der Brennerspitze 8, in dem während des Betriebs des Brenners 1 eine besonders hohe Wärmebelastung auftritt. Die Kondensationszone 16 des Wärmerohrs 11 und die (hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nur durch eine gestrichelte Linie angedeutete) Kondensationszone 17 des Wärmetauschers 12 befindet sich im Ausführungsbeispiel außerhalb des Brennergehäuses 2. Im Bereich der Kondensationszonen 16, 17 der Wärmerohre 11, 12 sind zwei Wärmetauscher 18, 19 vorgesehen, die mit den Kondensationszonen 16, 17 thermisch verbunden sind. Über den Wärmetauscher 11 ist das in den Wärmerohren 11, 12 vorliegende Wärmeübertragungsmedium thermisch mit dem über die Oxidationsmittelzuleitung 7 herangeführtem Oxidationsmittel verbunden und über den Wärmetauscher 12 mit einem externen Kühlmedium, beispielsweise Luft oder Wasser, das bei Bedarf über eine Kühlmediumsleitung 21 herangeführt wird. Über Ventile 22, 23, 24 in den Zuleitungen 4, 7, 21 kann der Zufluss des jeweiligen Mediums eingestellt bzw. geregelt werden.

[0019] Beim Betrieb des Brenners 1 wird das Ventil 22 geöffnet und Brennstoff, beispielsweise Erdgas, Öl oder fluidisierter Kohlestaub, strömt über die Brennstoffzuleitung 4 und den Brennstoffkanal 3 in den Reaktionsraum 9 ein. Gleichzeitig wird das Ventil 23 geöffnet und Oxidationsmittel, beispielsweise Sauerstoff oder Luft, strömt über die Oxidationsmittelleitung 7 und den Oxidationsmittelkanal 6 gleichfalls in den Reaktionsraum 9 ein. Das sich dabei im Reaktionsraum 9 vor der Mündung der Brennerspitze 8 sich bildende Brennstoff/Sauerstoff-Gemisch wird gezündet und führt zur Ausbildung einer (hier nicht gezeigten) Flamme im Reaktionsraum 9.

[0020] Die aus dem Brennraum 9 auf die Brennerspitze 8 und von dort auf das in den Verdampfungszonen 13, 14 der Wärmerohre 11, 12 vorliegende Wärmeübertragungsmedium übertragene Wärme führt zum Verdampfen des Wärmeübertragungsmediums. Über hier nicht gezeigte Transportkanäle innerhalb der Wärmerohre 11, 12 gelangt das Wärmeübertragungsmedium zur jeweiligen Kondensationszone 16, 17, und gibt im Wärmetauscher 18 Wärme auf das in der Oxidationsmittelzuleitung 7 herangeführte Oxidationsmittel ab. Die von den Wärmerohren 11, 12 aufgenommene Wärme dient auf diese Weise zur Vorwärmung des Oxidationsmittels; eine solche Vorwärmung kann im Übrigen anstelle oder ergänzend zu einer (an sich bekannten und daher hier nicht gezeigten) Vorwärmung des Oxidationsmittels mit Hilfe der aus der Reaktionszone 9 abgeführten Rauchgase erfolgen. Ebenso ist im Rahmen der Erfindung vorstellbar, anstelle oder zusätzlich zu der Vorwärmung des Oxidationsmittels in gleicher Weise auch eine Vorwärmung des Brennstoffs durchzuführen. Beim Wärmetausch mit dem Oxidationsmittel im Wärmetauscher 18 kondensiert das Wärmeübertragungsmedium in den Kondensationszonen 16, 17 und wird als flüssiges Medium über hier gleichfalls nicht gezeigte Transportkanäle zurück zur jeweiligen Verdampfungszone 16, 17 geleitet. Durch die Wahl eines geeigneten Wärmeübertragungsmediums in den Wärmerohren 11, 12 kann die minimale Temperatur an der Außenoberfläche der Brennerspitze 8 während des Betriebs des Brenners 1 eingestellt werden. So beträgt die Siedetemperatur von Thermalöle (Mineralöle oder synthetische Öle) ca. 150°C bis 300°C und die bestimmter Metalllegierungen (z.B. Na-K-Gemischen) ca. 800°C. Der Brenner 1 kann daher bei erheblich höheren Betriebstemperaturen als konventionelle, wassergekühlte Brenner gefahren werden. Insbesondere kann die Temperatur auf der Außenoberfläche der Brennerspitze 8 auf einem Wert gehalten werden, der oberhalb des Taupunkts von korrosiv wirkenden Bestandteilen der Atmosphäre im Reaktionsraum 9 ist.

[0021] Um eine hinreichende Kühlung der Brennerspitze 8 auch dann zu gewährleisten, wenn, beispielsweise nach Beendigung des Brennerbetriebs, das Ventil 22 geschlossen und kein Oxidationsmittel mehr durch die Oxidationsmittelzuleitung 7 geführt wird, sind die Kondensationszonen 16, 17 der Wärmerohre 11, 12 an Wärmetauscher 19 mit einem Kühlmedium thermisch verbindbar, das bei Bedarf über die Kühlmediumsleitung 21 durch Öffnen des Ventils 23 und ggf. Einschalten einer hier nicht gezeigten Fördereinrichtung herangeführt werden kann. Bei dem Kühlmedium handelt es sich beispielsweise um Umgebungsluft oder um Wasser; Im einfachsten Fall handelt es sich bei dem Wärmetauscher 19 um einen Ventilator, der Umgebungsluft auf die Außenfläche der Wärmerohre 11, 12 im Bereich der Kondensatorzonen 16, 17 bläst. Sobald der Reaktionsraum 9 bzw. die Oberfläche des Brennergehäuses 2 hinreichend abgekühlt ist, wird das Ventil 23 geschlossen.

[0022] Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, beide Wärmetauscher 18, 19 parallel zu betreiben. In diesem Fall wird stets ein Teil der Wärme auf das vorzuwärmende Reaktionsmedium und der verbleibende Teil auf das Kühlmedium übertragen, wobei die jeweiligen Anteile durch eine Steuerung des Kühlmediumszuflusses an Ventil 23 geregelt werden können.

[0023] Die Erfindung ist sowohl für Brenner geeignet, die mit Luft als Oxidationsmittel arbeiten, als auch für Brenner, die Sauerstoff (mit einer Reinheit von <95 Vol.-%) als Oxidationsmittel einsetzen.

Bezugszeichenliste:

[0024] 

1.

Brenner

2.

Brennergehäuse

3.

Brennstoffkanal

4.

Brennstoffzuleitung

5.

-

6.

Oxidationsmittelkanal

7.

Oxidationsmittelzuleitung

8.

Brennerspitze

9.

Reaktionsraum

10.

-

11.

Wärmerohr

12.

Wärmerohr

13.

Verdampfungszone

14.

Verdampfungszone

15.

-

16.

Kondensationszone

17.

Kondensationszone

18.

Wärmetauscher

19.

Wärmetauscher

20.

-

21.

Kühlmediumsleitung

22.

Ventil

23.

Ventil

24.

Ventil

Ansprüche

1. Brenner mit einem mit Zuführungen (3, 6) für Brennstoff und Oxidationsmittel ausgerüsteten Brennergehäuse (2), das im bestimmungsgemäßen Einbauzustand mit einer Brennerspitze (8) in eine Reaktionszone (9) hineinragt und dem eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Brennerspitze (8) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
dass als Kühleinrichtung wenigstens ein Wärmerohr (11, 12) vorgesehen ist, das innerhalb des Brennergehäuse (2) angeordnete, mit der Brennerspitze (8) thermisch verbundene Verdampfungszone (13, 14) und eine mit wenigstens einem außerhalb der Reaktionszone (9) angeordneten Wärmetauscher (18, 19) thermisch verbundene Kondensationszone (16, 17) aufweist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wärmerohre (11, 12) vorgesehen sind, die mit ihren Verdampfungszonen (13, 14) im Innern des Brennergehäuse (2), radial außenseitig um die Zuführungen (3, 6) für Brennstoff und Oxidationsmittel herum und nahe der Außenoberfläche des Brennergehäuses (2) in gleichen Winkelabständen angeordnet sind.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationszone/n (16, 17) des Wärmerohrs/der Wärmerohre (11, 12) über einen Wärmetauscher (18) mit einer Zuleitung (4, 7) für dem Brenner zuzuführenden Brennstoff und/oder Oxidationsmittel thermisch verbunden ist/sind.

4. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationszone/n (16, 17) des Wärmerohrs/der Wärmerohre (11, 12) über einen Wärmetauscher (19) mit einer Kühlmediumsleitung (21) für ein externen Kühlmedium thermisch verbunden ist/sind.

5. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Kondensationszone/den Kondensationszonen (16, 17) des Wärmerohrs/der Wärmerohre (11, 12) thermisch verbundene Wärmetauscher (18, 19) innerhalb des Brennergehäuses (2) angeordnet ist.

6. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass als Kühlmedium im Wärmerohr/in den Wärmerohren (11, 12) ein Thermalöl vorgesehen ist.

7. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium im Wärmerohr/in den Wärmerohren (11, 12) ein Metall oder Metallegierung vorgesehen ist.

8. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmerohr/die Wärmerohre (11, 12) mit einer Betriebstemperatur von über 150°C, bevorzugt mit einer Betriebstemperatur von über 600°C betreibbar ist.

9. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Konzeption als Brennstoff/Sauerstoffbrenner.

Zeichnung