DE1776029A1 - Verfahren und Einrichtung zum Ausgleich der Wirkung von brenntechnischen Gasqualitaetsschwankungen - Google Patents

Description

• V.@ri:ahren und F,#inrichtung zum Ausgleich der

  tfirkung von brenntechnischen Gasqualitätsschwankungen

  Die @,#,findung betrifft Verfahren und Einrichtungen zum Aus-

  @leich der Wirkang von Schwankungen der brenntechnischen

  Gasqualität auf das Brennverhalten, die Wärmeleistung und

  dis !@lammanform von Gasbrennern durch geregelte Zuspeisung

  von Zweitgas zu dem schwankenden Hauptgas und durch ateu-

  erung der Ausströmungen der Brenner mit Hilfe des geregelten

  Gasd_i?uckes in jer gemeinsamen Zuleitung zu den Brennern.

  Die üuf Schwankungen der Zusammensetzung beruhenden Änderun-

  Gen der Drenneigenschaften von Gasgemischen können -'besonders

  in f>röß@ren Verbundnetzen - an fast eingestellten Gasbrennern

  unan"ic:naluie Veränderungen des Brennverhaltene zur Folge haben,

  die den technologischen Ablauf von Warmbehandlungsprozessen

  AusschuB verursachen oder in extremeren Fäl-

  len auch hygienische oder Explosion®g#--fahren hervorrufen kön-

  nen. Da man vielfach die Schwankungen der Gaszusammensetzung

  abstellen kann, versucht man auf andere Art die Auswir-

  i,-ungc_ n auszugleichen.

  Es i_st beispiels,veise bekannt, daß man nach der sogenannten

  "e-_^:@ci. gierten Wobbezahlft den Druck in der gemeinsamen Gaslei-

  tung so rer,Pelt, daß er bei schlechterem Gas so erhöht und bei

  be ss@krem Gas so vermindert wird, daß durch erhöhte bzw. ver-

  n@i n@.,rts Ausströmung aus dem Brenner trotz der unterschiedli-

  chen "Tas(1ualität die Värmeleistung = Kalorienlieferung in der

  #ait:_u'_ait -_ gleich bleibt. Hierbei steuert ein Wobbezahlmeß-

  'e, '-Feber

  l*-'i'.-1t i = 1# aas # el;;t.r:,. den Gasdruck so, daß die eärmelei-

  ..::iLios sr#enLrs imi::Er konstant gehalten wird und man

  auch äi_e @cni;;e der anderen angeschlossenen

  :... .-r konstant ble-at. @icrbei :@iercien aber Einflüsse auf

  orm, ins-b@@son. ere durch die sich änderrjaen -Und-

  - sc sich

  "@

  ler Stellen von Werkstücken sehr ungla'ü ig"upd; upguliing-

  lich werden kann.

  Außerdem ist aber auch die Proportiona@I'r;4er vä=pleistun-

  gen des Regelbrenners zu den jeuigen cter`"irbräuelaerbrenuer nicht

  ohne weiteres vorhanden, weil die @::h#li: -r`;,zssfr@imwag

  vom Druck je nach Düsenform und Zuleite"ersehieüen ,sein

  kann. .,

  Somit ist trotz gleich gehaltener ,Wä@t.ut@g.e"gelbet-

  ners die Gleichmäßigkeit an den Verbraü.riAnerU'`ynicht ge-

  währleistet. Van hat auch anurerseite 'q U geIhöhe der eat-

  b.st .,n

  verbrennungszone einer P.amme mit,,Iruft@@@e@u Bez

  der Art zur Regelung einer weitgaazumieqtta:g: zumupt aal

  herangezogen, d.aß. man durßh die Veräpd0rip cleet itafblbe

  schwankender Gasqualität - sowohl eine ,v.:' drst@u#t-

  ansaugung in das Brennerrobr, als auch :.i'geec'.echueg

  hervorruft, demzufolge die Veränderutg `.tlh$;1, ämgel-

  brenner wieder rückgängig gemacht wird;-Vd#%is " än getaonen #'Wird,,

  dop dann die Flammenform der Verbrauäle"b@eber auch konstant

  bleiben.

  Das ist aber nur - und euch nur sehr uux.fc - bezi@g#ich

  der Kegelhöhen der Fall, wobei auch hier talii, d.® Ton-

  denz der Änderung mit derjenigen des ;kbz'Oune @Alberein-

  stimmt, die Proportionalität - jedoßh , ett: ä;e ie e1_apgafuhr-

  ten Gründen auch hier nicht gewährleistt`@Keinesfalls ist damit aber gleiqizeiti KobOMZ der

  Wärmeleistung als Kalorietlieferung, ih:.'teitäb»it zu .

  erreichen, weil die Kegelhöhe kein b_$B :- Wärmeleistung

  eines Brenners'' ist. Änderung .der galüeld:r0rnhg ixt der

  Zeiteinheit bedeutet" aber außer einer dede abgabe auch

  wegen der Proportionalität zwischen' dieses und `dem gesamten

  Is'laLiL:envolumen trotz der vielleicht konstanten Kegelhöhe der

  Erstvorbrsnnungazone dennoch u. U. einer beachtliche Änderung

  des V'olun;ens für die Zweitverbrennung und damit der äußeren

  Flammenform, insbesondere der gesamten äußeren Flammenlänge.

  Der Zweck, der durch die Erfindung erreicht werden soll, ist deshalb darin zu sehen, die Anwendung der Inergieart Gaswärme bezüglich der erwähnten unvermeidlichen Schwankungen zu vervollkommnen, um auch bei empfindlichen Technologien und Wsrmbehaiidlungsprozessen die qualitätsminderungen des Produktes zu vermeiden. Dar D2findung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Einrichtungen zu finden, um bei schwankender Gasqualität sowohl die Konstanthaltung der Wärmeleistung durch den Gasdruck körrel.t zu ermöglichen, gleichzeitig und insbesondere aber auch die Flammenform und Brennkegelhöbe konstant zu halten, wobei der zu diesem Zweck notwendigen Zuspeisung eines Zweitgases vor allem in Form von Luft zum Hauptgas durch eine ge,)ignete Rebelwertgebung eine besondere Bedeutung zukommt.
• Erfindungsgemäß wird hierzu eine sinnvoll kombinierte Regelung einGefährt, bei der einesteils die iagelung der Zuspeisung von Luft oder von einem Zweitgas mit höherer Zündgeschwindigkeit als die d.ts Hauptgasen von der Kegelhöhe der Erstverbrennungszone eines Brenners mit konstant gehaltener Erstluftzu?"ischung im Brennerrohr hinter der Gasaustrittsdüse gesteuert wird. Dieses geschieht in der Art, daß eine Vergrößerung Ger Kegelhöhe z. B. infolge Verminderung der Zündgeschwindigkeit durch eine Erhöhung der Vorlauft- oder Zweitgaszuspeisung wieder rückgängig gemacht wird, wobei u. a. die an sich bekannte Wirkung ausgenutzt wird, daß ein erhöhter Luftanteil im Gas die Zündgeschwinüigkeit in der Erstverbrennungszone erhöht und demzufolge äi.e Segelhöhe verkleinert und umgekehrt. Zum anderen wird dann erst das so entstandene Gemisch in der ZulLitung sowohl zu den Verbraucherbrennern als auch zu einem zweiten Regelbrenner mit an sich bekannten Mitteln einer Druckregelung unterzogen, wobei die meßtechnisoh erfaßte Wärmeleistung dieses Brenners den Druck so regelt, daß eine Veränderung der Wärmeleistung infolge anderer Gasqualität durch verändertirten Druck und damit veränderten GasausfluB w ie der rückgängig gemacht wird. Hierbei ist vorzusehen, das am Vormischbrenner ein gesonderter und konstant bleibender Erstluftzuflug zu dem Brenngasgemisch hinter der Gasaustrittsdüse im Brennerrohr eingestellt werden kann.
• Im Gegensatz zu bekannten Prüf- und wird bei Schwankungen der Gasqualität die Konstan$ der.8egelhöhe hier nicht durch automatischen Variieren dieser voreingestellten Erstluftzuteilung am Brender selbst wiejer hergestellt, sondern kann nur durch die automatische Variierung der vorluftzuspeisung in die Hauptgasleitung erreicht werden.
• Dagegen kann durch die Einstellbarl:eit des dann konstant bleibenden Erstluftzuflusses des Regelbrenners sein Gas-Luft-Verhältnis so demjenigen der Verbraucherbrenner angepaßt werden, daß die Vorluftzuspeisung zum Hauptgas die gleiche prozentuale Änderung der Kegelhöhen sowohl am Piegelbrenuer als auch an dsn Verbraucherbrennern hervorruft und somit Konstanz derselben beim Regelbrenner auch Konstanz bei den Verbraucherbrennern garantiert. Die Froportionalität'sowohl der Kegelhöhenänderungen als auch der VrärmeleistungsänUrungen wird weiterhin noch dadurch gesiehert$ daß die Usierung des Gasgemisch-Durchflusses in beiden Regelbrennern durch zusätzlich zur Brennerdüse wirkende Verstelldrosseln in den Zuleitungen erfolgt, welche als kombinierte Laminar- und Turbulenzdrosseln im Laminar- und Turbulenzanteil- abstimmbar sind, so daß die Abhängigkeit der prozentualen Ausflußänderung von der Druckänderung in der Hauptgasleitung ebenfalls derjenigen üer Verbraucherbrenner angepaßt werden kann. Die Steuerung der Vorlauft- oder Zweitgaszuspeisung zum Hauptgas erfolgt besonders vorteilhaft durch direkte Messung- der Kegelhöhe der Erstverbrennungszone des ersten Dagelbrennersie indem in der Achse das Brennerrohres eine dünne Sondenleitung .mit düsenförmiger Austrittsöffnung bis.zur Höhe der Spitze des Brennkegels angeordnet ist, in die mit konstantem Druck über eine Vordrossel Luft oder ßas e:Wgoleitet wird.
• In der Leitung zwischen den beiden Drosseln bildet sich dann ein Druck aus, 4er sehr von der Temperatur der Austrittsdüse abhängig ist. Bei »märmung derselben - nach Berührung mit der Spitze dsa @Breankagels bei Verkleinerung desselben -nimmt er stark zu und steuert hierdurch, indem er von einer

  Abz..@«@iguni; der Sonde weitergeleitet wird, mit Eilfe an sich

  b:ILT;t: @;:r i@@,,ls@Tsterne die Veränderung der Vorluft - oder

  zurj 1-Iauptgas in der Art, daß sie bei Ver-

  gröferur)::er Kegelhöhe, demzufolge Abkühlung der Austritts-

  @:iüse uru Abnähme Ces SonUendruckes zunimmt und umgekehrt ab-

  t@

  Lwo i#rfiigdung soll Yachstehena an einem Ausfiih@@..t"sbeispiel

  ,-,`iz-kscier,.a der Ausführung darstellenden Figur be-

  den lIaupt"ass-,urom, dem das Zweitas 2 als Luft über

  zu,-,eil"ischt wird. Das Stellvontil wird von

  @r_: ;;: J1_r 4 @;e:@t :u @rt, liessen Kinga,ngsgröße der Ausgang des

  h: J@l i@@enr:@eB@er@=. -es 5 darstellt, tri:lches cen Druck in der

  6 zwischen Uer Eingangsdrossel ? und der Aus-

  8 ausnutzt und weiterverarbeitet. Die Sondenlei-

  tu..e; 6 ist in der Achse des Brceniierrohres 9 des ersten Pegel-

  b.-_;:n:.@:rs. @@;fü_`@rt, ati dem sich die Vo=ischflainme mit dem

  're@;@,::@e@;el 10 ausbildet. Diesem Brenner wird ein 'heil des

  aus der Hauptleitung über die Abzweigleitung 11

  @..ulc:!itet, .wobei die einstellbare Dosierung über die abstimm-

  bcrt"@: Lariinararosseln 12 und Turbulenzüros;-zel 13 erfolgt.

  :c n@ -rsten Regelbrenner eine konstant bleibende, aber an

  gier @@zo@@el 14 einstcllbare Erstluftmenge zu@efüllrt, die auch

  _ler Leitung 2 entnommen werden Lahn.

  #c .@ler 4 kaun i n be 1Zanntor :?eise vorteili=af t auch als

  ::Ig1Qr ausgeführt sein, walcher auch bei sich ändern-

  @:_:: rn L CII Je nfluß das qas-Luft-Verhältnis konstant 11t, wobei

  G1s Stön@ertaufschaltung der Aus"ang Jes Gebergerätes 5

  d. h. den LLi't-,r teil i@ ?laupt-

  ,_ s @rl.c',;_t oder vc;rnin@: ert. W@eann. die Kegel;:che des @3r-,nnkegels

  @::cle ",en :a.squalitätsänderungen -rößer 691r;1, 1-,ird die

  _-:i @.;@.:"._-e 8 ijiciit:ei!r `auch die 13renuzone beileifat. Der

  ;,er Sondenleitung fallt, was über üia :@@@;elung den

  y _ . _. __. @@laa ü:; Der

  i:,. ._ s .: r'Zö@t die in der uzjd ver-

  di@; i@c@;;olhö_le --esreni@IL:e;;els 10 wieder, macht

  öU,riii# riirkü:_a: - ig. 'Hi2?düe Kegelhöhe primär I-Ieinor,

  _;

  _@@ ....# .ae i2ol,eizui.g von 8 stärker, der Druck :in 6 steigt g

  was die Regelung zu einer Verminderung des Luftdurchlasses

  im Ventil 3 veranlagt, so daß der verminderte Luftanteil -die

  Kegelhöhe des Brennkegels 10 vergrößert, bzw.. die: Verk%eine- `-

  rang wieder rückgängig macht.

  Das Hauptgas-Luftgemisch wird weiter über . gipen,- :Pekregler 15

  gelei-bet, dessen Druckeinstellung von deT.igler "Iteusrt .

  wird, welcher als Eingangsgröße die Thermos-#annun@,von@- dem

  Wärmeaustauscher 17 erhält, welcher seinerseits die von dem

  zweiten :Ibgelbrenner 18 erzeugte Wärme in an: sieh., bekanUtgr

  Weise an einen konstanten @färmeträgerstrom :überträgt,. dessen

  Temperaturerhöhung die erwähnte fhermospannung erzeugt7. Der

  zweite Regelbrenner erhält, ebenso wie der erste b @ine -feil-

  gasmenge aus dex unter dem Regeldruck von 13 etehenden Haupt-

  leitung, die ihm über die Leitung 19 über die- ebenalls ab-

  stimmbare Laminararossel 20 und Turbulenzdrossel 21 zugeleitet

  werden. Die an die Hauptleitung weiter angeschloaaenen Bren-

  ner 22 sind in an sich bekannter Weise mit den DraPseln 23

  auf einem bestimmten Gasdurchfluß und mit den Drass$ln 24

  auf einen bestimmten und konstant bleibenden Erstlufüdurch-

  fluß eingestellt. Letzterer bleibt konstant, jährend der

  Gasdurchfluß, bzw. hier der Gas-LultgemischdurchXlu$ du roh

  den Druck hinter 15 so der Gasqualität, angepest rd, daßß

  die 1färmeleistung als pro Zeiteinheit erzeugte Kalorien kon-

  stant bleibt. Bei richtiger Anpassung mit Hilfe d»#-, Drosseln

  12, 13, 20 und 21 ist die Proportionalität sowohl @ in den

  Kegelhöhen als auch den Wärmeleistungen der Brenner 22 zu

  den Pegelbrennern 9 und 18 gewährleistet. Somit ist bei.

  Konstanz diesor Größen bei den Regelbrennern auch ihre Kon-

  stanz bei den Verbraucherbrennern gewährleistet. Handelt $s.

  sich bei den Verbraucherbrennern um Hochleistunflsbrenner mit

  höchstmöglichen Ausströmgeschwindigkeiten aus den Brenner-

  mündungen, so sind diese kündungen vorteilhaft durch die an

  sich bekannten "ualteflainmen" zu beheizen, wodurch das .Ab-

  heben vom 2.ündungsrand her vermieden wird, auch wann sich

  der Luftanteil im Gas erhöht.

  In viiz.:@@z Fällen kann, :-denn in der Leitung 1 ein könstant

  bleibender Druck herrscht und infolge eines relativ geringen

  giteils des über 23 zugeführten Gasdurchflusses sein Xin-

  fluß auf die .Auftrittsgeschwindigkeit des Gemisches aus den

  Brennern 22 vernachlässigbar ist, die Zuleitung zu dem ersten

  Regelbrenner schon vor dem Pagler 15 über die Leitung 25

  e rf o lgen.

  I-it der Erfindung ist es vor allem möglich, die empfindlichen

  'vrarmbehandlungsprozesse bei anflammender Erwärmung von Werk-

  stiicILen gleichmäßig zu gestalten, Indem die Flamme selbst in

  Fort, und Värmeabgabe gleichmäßig bleibt, auch wenn meisst un-

  vE:rriei uliche Schwankungen in der Gasqualität auftreten. Das

  ist beispielsweise in der glasverarbeitenden Industrie', auf

  den Automaten der GlÜxlampen- und Radioröhrenfertigung oder

  auch an Lötautomaten der Fall. Hier können mit Gasqualitäts-

  sch::janlcungen, die andererorts, z. B. an Iiaushaltsgeräien,

  1-iOCbGrbrenttern usw* noch durchaus zugelassen worden können,

  u. 13. Auoschußsalilen bis zu 90 % auftreten. Dar besondere

  VortAil der Erfindung ergibt sich dadurch, daß die Korrek-

  turen auch ohne besonders zu erzeugende Zweitgase - nur mit

  Drucksteuerung und Luftvoxmischung - durchgeführt und somit

  jedem Betrieb zur qualitativen Wrbesserung der Warmbehand-

  lungsprozesse zugemutet werden können.

Claims (1)

1. P a t e n t ans g r #i c h e rrrrwr - .' r 1, Verfahren und Einrichtung zum Ausgleich der Wirkung von Schwankungen der brenntechnischen Gasqualität auf das Brenner- verhalten» die Wärmeleistung und die Flammenform von das- brennern durch geregelte Zuspeisung von Zweitgasen zu dem schwankenden Hauptgas oder durch Steuerung der ilusström- mengen der Brenner mit Hilfe des geregelten Gasdruckesp da- durch gekennzeichnet, daß die Kegelhöhe dar Estverbrennungs- zone eines mit dem endgültigen-Gasgemisch betriebenen Vormisch- brenners die Steuerung der Zumischung von Luft, Wasserstoff oder einem G%smisch mit höherer Zündgeschwindigkeit als das Hauptgas bewirkt,und als Ergänzung dazu die meßtechnisch erfaßte Wärmeleistung eines weiterer. Brenners, dessen Gesatxsstrbmung in gleicher Weise wie die mit- dem endgültigen Gasgemisch be- triebenen Brenner von dem in der gemeinsamen Leitung herrschenden Gasdruck abhängig ist, den Gasdruck so steuert, daß die Wärme- leistung konstant gefialten wird. 2* Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Vormisch-Drenner ein geäonderte2 Lind einstellbarer, aber konstant gehaltener huftzufluß zu dem Brenngasgemisch hinter der Gasaustrittsdüse im Brennerrohr vor- gesehen wird, 3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach, Anspruch 1 uru 2, dadurch gekennzeiohnet# äaß in der Achse des Brennerrohres vom Vörmischbrenner eine Sondenleitung (6) mit düsenförmiger Austrittsöffnung ($) in Höhe der Spitze d.e9 Brennkegelmantels angenrndet ist, durch die über eine Vordrossei (7) Lieft oder Gas geschickt wird und die Steigerung des zwischen Austritts- düse und .Vordrossel sich ä,usbiidanden Drü®kes infolge der Er- wärmung der Austrittsdüse bei, BerÜhrung mit dem Brennkegelzone zur Steuerung der Zweitgas.. -oder Luftzumis-chung zum Hauptgas benutzt wird, _ , _ , 4, Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daB der Gasgemischdurchfluß sowohl durch den Vormischbrenner als .. auch durch den zweiten Brenner außer durch die Brennerdtise durch vorgeschaltete und einstellbare Drosseln dosiert wirds Welche als kombinierte Laminar- und Turbulen$drossein so abgestimmt sind' daß die Durchflußabhängi,keit vom Druck in der Zuleitung gleich oder proportional derjenigen der ängeschlossenan Ver.. braucherbrenner ist, 5, Verfahren nach Anspruch 1 und 4x dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleistung des zweiten Brenners in einem Wärme.. austauscher an einen konstant fließenden Wärmeträgerstrom in Form von Wasser oder Luft übertragen wird und die Erwärmung des därmeträgers, als vorteilhaft in eine Thermospannung zu wandelnder Meßwert den Druck in der Gaszuleitung so regelt daß bei Verminderung der Wärmeleistung der Druck erhöht und bei Steigerung gesenkt wird,