BRENNER

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Brenner 100 mit einem Brennerkopf 140 und mit in dem Brennerkopf ausgebildeten Zuführungen für ein Energieträger-Medium und ein Oxidationsmedium. Beide Medien sind erforderlich zu Erzeugung einer Brennerflamme 200 nach Austritt aus einer Auslassöffnung 145 am Brennerkopf 140. Um Anbackungen an dem Brennerkopf zu vermeiden und/oder um die thermochemischen Reaktionen in dem Bereich der Brennerflamme bzw. der Verbrennungszone zu beeinflussen, ist eine Sprühdüse 160 im Bereich der Auslassöffnung des Brennerkopfes vorgesehen zum Zerstäuben eines zugeführten Sprühmediums zu einem Sprühnebel und zum Ausgeben des Sprühnebels im Bereich des Brennerkopfes 140 und/oder im Bereich der Brennerflamme 200.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Brenner zum Erzeugen einer Brennerflamme zum Aufheizen oder Schmelzen eines Gutes, beispielsweise Schrott, Erz oder Schlacke, z. B. in einem metallurgischen Gefäß.

[0002] Derartige Brenner sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, z. B. aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2015 220 305 A1. Die bekannten Brenner haben jedoch den Nachteil, dass sie keinen Schutz vor Anbackungen am Brennerkopf bieten. Außerdem bieten sie keine Möglichkeit zum Zuführen von flüssigen oder gasförmigen Katalysatoren zur Reduktion von Emissionen und zur Beeinflussung der thermochemischen Reaktionen im Bereich der Brennerflamme bzw. der Verbrennungszone.

[0003] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen bekannten Brenner dahingehend weiterzubilden, dass er vor Anbackungen geschützt wird und/oder die Möglichkeit zum Zuführen von Katalysatoren in die Verbrennungszone bietet.

[0004] Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Brenner ist gekennzeichnet durch eine dritte Zuleitung für ein Sprühmedium und eine mit der dritten Zuleitung fluidleitend verbundene und am Brennerkopf angeordnete Sprühdüse mit mindestens einer Düsenöffnung zum Zerstäuben des zugeführten Sprühmediums zu einem Sprühnebel und zum Ausgeben des Sprühnebels im Bereich des Brennerkopfes und/oder der Brennerflamme.

[0005] Das verwendete Sprühmedium kann flüssig oder gasförmig sein. Insbesondere bei der Verwendung von flüssigem Sprühmedium spricht die vorliegende Beschreibung von Sprühnebel. Bei Verwendung eines gasförmigen Sprühmediums entsteht typischerweise ein Sprühschleier. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird jedoch vereinfachend nur von Sprühnebel gesprochen. Der Begriff "Sprühnebel" schließt deshalb auch den Begriff "Sprühschleier", d. h. die Verwendung von gasförmigen Sprühmedien mit ein.

[0006] Die beanspruchte Sprühdüse bietet den Vorteil, dass sie eine Zuführung des Sprühmediums im zerstäubten Zustand in den Bereich des Brennerkopfes und/oder in den Bereich der Brennerflamme bzw. der Verbrennungszone ermöglicht. Dies bietet den Vorteil, dass Anbackungen am Brennerkopf verhindert werden. Alternativ oder gleichzeitig wirkt das zerstäubte Sprühmedium in der Verbrennungszone als Katalysator für die dort stattfindenden thermochemischen Reaktionen.

[0007] Voraussetzung ist, dass das Sprühmedium in der richtigen Zusammensetzung und in der richtigen Menge zugeführt wird. Als Sprühmedium eigenen sich z. B. flüssige NUx-Reduktionsmittel, wie beispielsweise Selectiv-Non-Catalytic Reduction (SNCR), oder Wasser oder Reaktionsgase wie beispielsweise Kohlenmonoxyd.

[0008] Besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Brenners sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0009] Der Beschreibung ist eine Figur 1 beigefügt, welche den erfindungsgemäßen Brenner insbesondere in einer Querschnittsansicht und in einer radialen Schnittdarstellung zeigt.

[0010] Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf diese Figur 1 in Form von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

[0011] Figur 1 zeigt den erfindungsgemäßen Brenner 100. Die konzentrischen Kreise im oberen Teil der Figur 1 zeigen einen Querschnitt durch den Brenner 100, insbesondere durch dessen rotationssymmetrischen Brennerkopf 140. Zu erkennen ist, dass im Inneren des Brennerkopfes eine erste Zuführung 110 für ein Energieträger-Medium und eine zweite Zuführung 120 für ein Oxidationsmedium, vorzugsweise jeweils koaxial zueinander und koaxial in Bezug auf die Längsachse L des Brennerkopfes angeordnet sind.

[0012] Im mittleren Teil der Figur 1 ist ein Längsschnitt durch den Brennerkopf 140 gezeigt, wiederum mit der ersten Zuführung 110 und der zweiten Zuführung 120. Diese beiden Zuführungen werden begrenzt bzw. aufgespannt insbesondere durch Verstelleinrichtungen 130 und den Brennerkopf 140. Die Verstelleinrichtungen 130 sind in dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel in Richtung der Längsachse L, siehe die beiden Doppelpfeile, relativ zueinander verschiebbar, wodurch die Querschnitte der ersten und der zweiten Zuführung individuell einstellbar sind. Dadurch lassen sich das Energieträger-Medium und/oder das Oxidationsmedium individuell dosieren. Selbstverständlich sind die in Figur 1 gezeigten Verstelleinrichtungen 130 lediglich beispielhaft gezeigt; dem Gegenstand der Erfindung steht es nicht entgegen, wenn auch beliebige andere Verstelleinrichtungen oder gar keine Verstelleinrichtungen für das Energieträger-Medium und/oder das Oxidationsmedium vorgesehen sind.

[0013] In Figur 1 ist weiterhin das besondere Merkmal der vorliegenden Erfindung zu erkennen, nämlich eine am Brennerkopf angeordnete Sprühdüse 160 mit mindestens einer Düsenöffnung 162 zum Zerstäuben eines über eine dritte Zuleitung 150 zugeführten Sprühmediums zu einem Sprühnebel 400.

[0014] Vorteilhafterweise ist die Sprühdüse 160 ausgebildet in Form eines um die Auslassöffnung 145 des Brennerkopfes 140 herum verlaufenden Sprührings mit einer Mehrzahl von Düsenöffnungen 162. Die Düsenöffnungen 162 sind vorzugsweise so ausgerichtet, dass der Sprühnebel in die Austrittsrichtung R der Brennerflamme und/oder mit einer radialen Komponente zu der Austrittsrichtung R nach radial Außen gesprüht wird. Ungeachtet von der Austrittsrichtung der Düsenöffnungen 162 hat der Nebel jedoch die Eigenschaft, sich ungerichtet im Bereich des Brennerkopfes und/oder im Bereich der Brennerflamme bzw. in der durch die Brennerflamme definierten Verbrennungszone gasförmig auszubreiten.

[0015] Die Zuführung des Sprühmediums zu der Düse bzw. dem Sprühring 160 erfolgt über eine dritte separate Zuleitung 150 speziell für das Sprühmedium. Diese dritte Zuleitung 150 kann in Form eines Kanals im Inneren des Brenners 100 bzw. insbesondere im Inneren des Brennerkopfes 140 ausgebildet sein. Alternativ kann sie auch in Form einer Leitung außerhalb des Brennerkopfes ausgebildet und zu der Düse 160 geführt sein.

[0016] Soweit sich der Nebel im Bereich des Brennerkopfes 140 ausbreitet und diesen umgibt bzw. umnebelt, verhindert er dort die Ausbildung von Anbackungen. Soweit sich der Sprühnebel im Bereich der Brennerflamme bzw. der Verbrennungszone ausbildet, fungiert er dort - je nach Art seiner chemischen Zusammensetzung - als Katalysator zur Reduktion von Immissionen oder allgemein zur Beeinflussung der dort stattfindenden thermochemischen Reaktionen. Im unteren Teil der Figur 1 ist gezeigt, dass die Brennerflamme 200 auf ein aufzuheizendes oder aufzuschmelzendes Gut 300 auftrifft.

Bezugszeichenliste

[0017] 

100

Brenner

110

erste Zuführung für Energieträger-Medium

120

zweite Zuführung für Oxidationsmedium

140

Brennerkopf

145

Auslassöffnung am Brennerkopf

150

dritte Zuleitung für ein Sprühmedium

160

Sprühdüse

162

Düsenöffnung

200

Brennerflamme

300

aufzuheizendes bzw. einzuschmelzendes Gut, insbesondere Schrottschüttung

400

Sprühnebel

R

Austrittsrichtung des Energiemediums und des Oxidationsmediums aus dem Brennerkopf

L

Längsachse des Brennerkopfes

Ansprüche

1. Brenner (100) aufweisend:

eine erste Zuführung (110) für ein Energieträger-Medium und eine zweite Zuführung (120) für ein Oxidationsmedium; und

einen Brennerkopf (140) mit einer Auslassöffnung (145) zum Austragen des Energiemediums und des Oxidationsmediums, vorzugsweise miteinander vermischt, in einer Austrittsrichtung (R) zum Erzeugen einer Brennerflamme (200) ;

gekennzeichnet durch

eine dritte Zuleitung (150) für ein Sprühmedium; und

eine mit der dritten Zuleitung fluidleitend verbundene und am Brennerkopf angeordnete Sprühdüse (160) mit mindestens einer Düsenöffnung (162) zum Zerstäuben des zugeführten Sprühmediums zu einem Sprühnebel und zum Ausgeben des Sprühnebels (400) im Bereich des Brennerkopfes (140) und/oder der Brennerflamme (200).

2. Brenner (100) nach Anspruch 1;
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sprühdüse (160) ausgebildet ist in Form eines um die Auslassöffnung (145) des Brennerkopfes (140) herum verlaufenden Sprührings mit einer Mehrzahl von Düsenöffnungen (162) zum Ausgeben des Sprühnebels, vorzugsweise über den Umfang des Brennerkopfes verteilt.

3. Brenner (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die dritte Zuleitung (150) für das Sprühmedium in Form eines Kanals im Innern des Brenners oder in Form einer Leitung außerhalb des Brenners ausgebildet und zu der Düse geführt ist.

4. Brenner nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass Verstelleinrichtungen (130) vorgesehen sind zum individuellen Dosieren des Energieträger-Mediums und/oder des Oxidationsmediums.

Zeichnung