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WO2009000450A1 - Brennereinheit - Google Patents

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WO2009000450A1
WO2009000450A1 PCT/EP2008/004883 EP2008004883W WO2009000450A1 WO 2009000450 A1 WO2009000450 A1 WO 2009000450A1 EP 2008004883 W EP2008004883 W EP 2008004883W WO 2009000450 A1 WO2009000450 A1 WO 2009000450A1
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gas
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Thomas Lelie
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KHS GmbH
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KHS GmbH
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    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/21—Burners specially adapted for a particular use
    • F23D2900/21003—Burners specially adapted for a particular use for heating or re-burning air or gas in a duct

Definitions

  • the invention relates to a burner unit according to the preamble of claim 1 and a distributor unit for heating gas according to claim 10.
  • Shrink tunnel for shrinking shrink films on products e.g. on packaging units, for example, to form containers from a plurality of individual packaging or packaging units are known.
  • the shrinking takes place here by a hot air or hot gas stream, which is hereinafter referred to as shrinkage gas flow and, for example, laterally applied to the respective, already wrapped with the shrink film packaging unit to shrink the shrink film on the packaging unit.
  • shrink gas flow is also directed to the underside of the shrink wrap wrapped product to seal the overlapping ends of the shrink wrap there, i. to be welded or glued.
  • the shrink gas stream is provided by a hot gas or shrink gas heater having at least one heater which is operated, for example, electrically or with a gaseous or liquid fuel.
  • the hot gas heater has a burner which is designed for burning the gaseous or liquid fuel with an open flame and acts in a separate from the shrinkage gas flow inside a combustion chamber, which emits the heat energy to the shrink gas flow in the manner of a heat exchanger.
  • pore burners for example in the form of gas burners, in which a flameless, volumetric combustion (glowing foam) takes place in at least one reactor, which consists of one or more pore bodies.
  • a disadvantage is the use of known pore burners, if so large volume flows are to be heated, since with large channel cross sections no sufficient radiation depth is reached or there is local overheating.
  • the object of the invention is to provide a burner with which large amounts of air can be heated energetically favorable.
  • a burner unit according to the patent claim 1 is formed.
  • a gas distribution unit according to claim 10 is also encompassed by the invention, such as the use of the burner unit and / or the gas distribution unit for a shrink tunnel or a shrinking process.
  • Fig. 1 shows a pore burner with the burner unit in a perspective view
  • Fig. 2 shows the burner hood in a perspective view and a plan view
  • Fig. 3 shows a gas distribution channel with the burner unit in a sectional view.
  • the burner unit 1 shown in Fig. 1 comprises a fan 2 and unspecified suction openings and leads, a hood-like burner head 3, in which the cuboid pore member 4 is held.
  • This pore element or pore block 4 has a gas inlet side 4.1 and a gas outlet side 4.2.
  • the burner head 3 has a peripheral flange region 5, with which the burner unit 1 on a flow channel 6.
  • the in Fig. 2 shows in a likewise perspective view of the collection and outlet 7 alone.
  • This has a hood-like or roof-like body 8, on the longitudinal sides of fastening strip 9 are formed to secure the collecting and outlet element 7 on the burner head 3.
  • Openings are provided on two planes A and B, the planes being at a distance C from each other.
  • On the plane A, 8 are directly in the body 8 six openings introduced, of which three openings open in a blank 10, which can discharge gas through the openings 11 on the B level.
  • the openings 12 lead through the wall of the main body 8 from the collecting and outlet element 7 out.
  • the perpendiculars 13 on the three openings 11 and the perpendiculars 14 on the three openings 12 are arranged in the example shown in a common plane which is perpendicular to the planes A and B.
  • the dash-dotted lines indicate the direction of flow through the arrow.
  • Fig. 3 shows in a sectional view by way of example a distribution unit 15, on which the burner unit 1 according to the invention is arranged.
  • a distribution unit 15 On the input side 16 17 return gas from the schematically indicated shrink tunnel 18 is sucked through a plurality of channels. This is done via a compressor unit not shown in detail, which is arranged laterally on the distributor unit 15.
  • the main flow direction in the distributor unit 15 is indicated by the arrow.
  • the main gas stream is deflected in the direction of flow in the region of the burner unit 1 in the flow direction only downwards, then mixed intensively with hot fresh gas through the ramp-like slope of the base body 8, then directly below the outlets on the two planes A and B (FIG downstream again deflected upwards by arranged at the bottom of the distributor unit 15 Gasleitmaschine 19. Downstream of the heated main gas flow is distributed on the outlet side 20 of the distributor unit 15 on several channels 21.
  • This device is characterized by the fact that it is very compact, all known uses energetic and procedural advantages of a pore burner compared to electric heating systems.
  • the pore base body itself has a relatively easy to produce, conventional cuboid shape and can be structurally easily mounted outside of the main gas stream in the distributor unit.
  • By clean and almost low-pollution combustion exhaust gases of the burner unit without further measures, such as fireplaces are delivered directly to the site eg in the shrink gas flow or in a surrounding production hall.
  • the shrink gas heater 5 with natural gas or LPG or propane gas, energy cost savings of up to 50% can be achieved compared to an electrically operated shrink gas heater.
  • the CO 2 emissions ie the CO 2 load is reduced by about 60% in the gas-powered shrink gas heater compared to an electrically operated shrink gas heater the same power.
  • the burner unit 1 can be installed and replaced as a complete unit. Furthermore, it is also possible to install the burner unit 1 with an appropriate design training in existing shrink tunnel 18, for example, to replace electrical hot air or shrinkage gas heaters used previously.
  • the invention has been described above by means of exemplary embodiments. It is understood that numerous changes and modifications are possible, in particular also with regard to the design of the collection and distribution unit 7.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennereinheit, die einen Gaseinlass, einen Gasauslass und mindestens ein Porenelement, aufweisend eine Gaseintritts- und eine Gasaustrittsseite, wobei in dem mindestens einen Porenelement die Verbrennung erfolgt, sowie mindestens ein motorgetriebenen Verdichter, wobei in Strömungsrichtung nach dem Porenelement ein Sammel- und Auslasselement mit mindestens zwei Öffnungen angeordnet ist, wobei die mindestens zwei Öffnungen von der Gasaustrittsseite des Porenelements unterschiedlich weit beabstandet sind.

Description

Brennereinheit
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennereinheit gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 und eine Verteilereinheit für Heizgas gemäß Patentanspruch 10.
[0002] Schrumpftunnel zum Aufschrumpfen von Schrumpffolien auf Produkte, z.B. auf Verpackungseinheiten beispielsweise zur Bildung von Gebinden aus mehreren Einzelverpackungen oder -Verpackungseinheiten sind bekannt. Das Aufschrumpfen erfolgt hierbei durch ein Heißluft- oder Heißgasstrom, der nachstehend als Schrumpfgasstrom bezeichnet wird und beispielsweise seitlich auf die jeweilige, mit der Schrumpffolie bereits umhüllte Verpackungseinheit aufgebracht wird, um die Schrumpffolie auf die Verpackungseinheit aufzuschrumpfen. Weiterhin ist der Schrumpfgasstrom auch auf die Unterseite des mit der Schrumpffolie umhüllten Produktes gerichtet, um die dortigen, sich überlappenden Enden der Schrumpffolie zu versiegeln, d.h. zu verschweißen oder zu verkleben.
[0003] Der Schrumpfgasstrom wird von einem Heißgas- oder Schrumpfgaserhitzer zur Verfügung gestellt, welcher wenigstens eine Heizeinrichtung aufweist, die beispielsweise elektrisch oder mit einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff betrieben wird. Im letzten Fall weist der Heißgaserhitzer einen Brenner auf, der für ein Verbrennen des gasförmigen oder flüssigen Brennstoffes mit offener Flamme ausgebildet ist und in einen von dem Schrumpfgasstrom getrennten Innenraum einer Brennkammer wirkt, die nach Art eines Wärmetauschers die Wärmeenergie an den Schrumpfgasstrom abgibt.
[0004] Bekannt sind weiterhin auch sogenannte Porenbrenner beispielsweise in Form von Gasbrennern, bei denen eine flammenlose, volumetrische Verbrennung (glühender Schaum) in wenigstens einem Reaktor erfolgt, der aus einem oder aber mehreren Porenkörpern besteht. Nachteilig ist der Einsatz von bekannten Porenbrennern, wenn damit große Volumenströme erwärmt werden sollen, da bei großen Kanalquerschnitten keine ausreichende Strahlungstiefe erreicht wird oder es zu lokalen Überhitzungen kommt.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brenner aufzuzeigen, mit welchem große Luftmengen energetisch günstige erwärmt werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Brennereinheit entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Gasverteilungseinheit gemäß Anspruch 10 ist ebenfalls von der Erfindung um- fasst, wie die Verwendung der Brennereinheit und/oder der Gasverteilungseinheit für einen Schrumpftunnel oder ein Schrumpfverfahren.
[0006] In den jeweiligen abhängigen Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen beschreiben. Nachfolgend wird eine beispielhafte Ausführungsvariante beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Porenbrenner mit der Brennereinheit in perspektivischer Ansicht
Fig. 2 zeigt die Brennerhaube in einer perspektivischen Darstellung und einer Draufsicht
Fig. 3 zeigt einen Gasverteilungskanal mit der Brennereinheit in einer Schnittdarstellung.
[0007] Wesentliche Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung sind u.a.:
• Hohe Turbulenz im Vermischungsbereich
• Geringer Druckverlust im Durchmischungsbereich
• Einfache und platzsparende Bauform
[0008] Die in Fig. 1 gezeigte Brennereinheit 1 umfasst ein Gebläse 2 und nicht näher beschriebenen Ansaugöffnungen und Zuleitungen, einen haubenartigen Brennerkopf 3, in welchem das quaderförmige Porenelement 4 gehalten wird. Dieses Porenelement oder Porenblock 4 weist eine Gaseintrittsseite 4.1 und eine Gasaustrittsseite 4.2 auf. Der Brennerkopf 3 weist einen umlaufenden Flanschbereich 5 auf, mit welchem die Brennereinheit 1 auf einem Strömungskanal 6. Unterhalb des Brennerkopfes 3 ist das Sammel- und Auslasselement 7 angeordnet, welches aus Gründen der Übersichtlichkeit nur strichpunktiert gezeigt ist.
[0009] Die in Fig. 2 zeigt in ebenfalls perspektivischer Darstellung das Sammel- und Auslasselement 7 alleine. Dieses weist eine hauben- oder dachartigen Grundkörper 8 auf, an dessen Längsseiten Befestigungsleiste 9 aufgebildet sind, um die Sammel- und Auslasselement 7 am Brennerkopf 3 zu befestigen. Auf zwei Ebenen A und B sind Öffnungen vorgesehen, wobei die Ebenen den Abstand C zueinander aufweisen. Auf der Ebene A, sind direkt in dem Grundkörper 8 sechs Öffnungen eingebracht, von denen drei Öffnungen in einem Rohstück 10 münden, welches Gas über die Öffnungen 11 auf der Ebene B entlassen kann. Die Öffnungen 12 führen durch die Wand des Grundkörpers 8 aus dem Sammel- und Auslasselement 7 heraus. Die Lotrechten 13 auf den drei Öffnungen 11 und die Lotrechten 14 auf den drei Öffnungen 12 sind in dem gezeigten Beispiel in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, die senkrecht zu den Ebenen A und B steht. Die strichpunktiert dargestellten Lotrechten deuten durch den Pfeil die Strömungsrichtung an.
[0010] Fig. 3 zeigt in einer Schnittdarstellung beispielhaft eine Verteilereinheit 15, auf dem die erfindungsgemäße Brennereinheit 1 angeordnet ist. Auf der Eingangsseite 16 wird über mehrere Kanäle 17 Rückgas aus dem schematisch angedeuteten Schrumpftunnel 18 angesaugt. Dies erfolgt über eine nicht näher gezeigte Verdichtereinheit, die seitlich an der Verteilereinheit 15 angeordnet ist. Der recycelte Luftbzw. Gasstrom aus dem Schrumpftunnel 18, der an der Eingangsseite 16 in die Verteilereinheit 15 eingetreten ist, strömt an der Brennereinheit 1 vorbei, und wird mit heißem Frischgas vermischt. Dieses heiße Frischgas tritt aus den nicht gezeigten Öffnungen des Sammel- und Auslasselement 7 aus. Die Hauptströmungsrichtung in der Verteilereinheit 15 ist mit dem Pfeil angedeutet. Der Hauptgasstrom wird dabei im Bereich der Brennereinheit 1 in Strömungsrichtung erst nach unten abgelenkt, durch die rampenartige Schräge des Grundkörpers 8, dann direkt unterhalb der Auslässe auf den beiden Ebenen A und B (Fig. 2) intensiv mit heißem Frischgas vermischt und aufgeheizt und anschließend stromabwärts wieder noch oben abgelenkt, durch am Boden der Verteilereinheit 15 angeordneten Gasleitkörper 19. Stromabwärts wird der aufgeheizte Hauptgasstrom an der Auslassseite 20 der Verteilereinheit 15 auf mehrer Kanäle 21 verteilt.
[0011] Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie sehr platzsparend ist, alle bekanten energetischen und verfahrenstechnischen Vorteile eines Porenbrenners im Vergleich zu elektrischen Heizsystemen nutzt. Der Porengrundkörper selbst hat eine relativ einfach herzustellende, übliche Quaderform und kann konstruktiv einfach außerhalb des Hauptgasstromes in der Verteilereinheit angebracht werden. [0012] Durch saubere und nahezu schadstoffarme Verbrennung können Abgase der Brennereinheit ohne weitere Maßnahmen, wie z.B. Kamine direkt am Aufstellungsort z.B. in den Schrumpfgasstrom oder aber auch in eine umgebende Produktionshalle abgegeben werden. So lässt sich beispielsweise durch den Betrieb des Schrumpfgaserhitzers 5 mit Erdgas oder Flüssiggas bzw. Propangas eine Energiekosteneinsparung bis zu 50 % im Vergleich zu einem elektrisch betriebenen Schrumpfgaserhitzer erreichen. Auch der CO2-Ausstoß, d.h. die CO2-Belastung reduziert sich bei dem gasbetriebenen Schrumpfgaserhitzer gegenüber einem elektrisch betriebenen Schrumpfgaserhitzer gleicher Leistung um etwa 60 %. Die Brennereinheit 1 kann als komplette Baueinheit eingebaut und ausgetauscht werden. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, die Brennereinheit 1 bei entsprechender konstruktiver Ausbildung in bereits bestehende Schrumpftunnel 18 einzubauen, beispielsweise zum Austausch von bisher verwendeten elektrischen Heißluft- oder Schrumpfgaserhitzern. Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, insbesondere auch hinsichtlich der Ausbildung der Sammel- und Verteilereinheit 7.

Claims

Patentansprüche
1. Brennereinheit (1) umfassend einen Gaseinlass, einen Gasauslass und mindestens ein Porenelement (4), aufweisend eine Gaseintritts- (4.1) und eine Gasaustrittsseite (4.2), wobei in dem mindestens einen Porenelement (4) die Verbrennung erfolgt, sowie mindestens ein motorgetriebenen Verdichter (2), dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung nach dem Porenelement ein Sammel- und Auslasselement (7) mit mindestens zwei Öffnungen (13, 14) angeordnet ist, wobei die mindestens zwei Öffnungen von der Gasaustrittsseite des Porenelements unterschiedlich weit beabstandet sind.
2. Brennereinheit gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Sammel- und Auslasselement mindestens zwei Gruppen von Öffnungen aufweist, wobei die Öffnungen einer Gruppe den gleichen oder den im Wesentlichen gleichen Abstand von der Gasaustrittsseite des Porenelements ausweisen.
3. Brennereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotrechten auf dem geometrischen Zentrum der Öffnungen eine gemeinsame Ebene aufspannen.
4. Brennereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotrechten im Zentrum der Öffnungen einer Gruppe eine gemeinsame Ebene aufspannen.
5. Brennereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotrechten im Zentrum der Öffnungen einer Gruppe eine gemeinsame Ebene aufspannen, wobei mindestens eine Teilzahl der Lotrechten einer Gruppe nicht parallel zueinander verlaufen.
6. Brennereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht parallelen Lotrechten einer Gruppe fächer- oder strahlenartig angeordnet sind und idealerweise zueinander eine Winkel von 5° bis 10° aufweisen.
7. Brennereinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Sammel- und Auslasselement in Strömungsrichtung ein Hauben- oder Kastenelement aufweist, wobei mindestens eine der Seitenwände des Kasten- oder Haubenelement nicht senkrechte und idealerweise rampenartig geneigt ist.
8. Brennereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Öffnung oder Gruppe von Öffnungen im Kasten- oder Haubenelement angeordnet sind und mindestens eine Öffnung oder Gruppe von Öffnungen an Ende von Rohren oder Strömungskanälen angeordnet sind, welche an dem Kasten- oder Haubenelement befestigt sind, wodurch ein entsprechender vom Porenelement kommender Teilgasstrom durchleitbar ist.
9. Brennereinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens bei einer Öffnung oder Gruppe von Öffnungen Drossel- oder Schieberelemente vorgesehen sind, um die Strömung des jeweiligen Teilgasstromes durch die mindestens eine Öffnungen oder Gruppe von Öffnungen vollständig oder teilweise zu verringern und/oder zu regeln.
10. Gasverteilungseinheit, umfassend mindestens eine Einlass, mindestens einen Auslass und einen Hauptströmungskanal, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Brennereinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche umfasst, deren Öffnungen in den Hauptströmungskanal führen.
11. Gasverteilungseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mindestens einen Einlass oder Öffnung für einen Rückgasstrom umfasst.
12. Gasverteilungseinheit nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gruppen von Öffnungen der Brennereinheit in einer Reihe quer zu der Hauptströmungsrichtung im Hauptströmungskanal angeordnet sind.
13. Gasverteilungseinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Hauptströmungskanal und dem Sammel- und Verteilerelement gegenüberliegend ein oder mehrere Stromabweiser angeordnet sind.
14. Gasverteilungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromabweise stromabwärts der Öffnungen der Brennereinheit angeordnet sind.
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