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Patent Searching and Data


Title:
RECUPERATOR BURNER HAVING FLATTENED HEAT EXCHANGER TUBES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/141723
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a robust, highly effective recuperator burner. Said burner comprises at least optionally a combustion chamber for heating operation and is otherwise configured for FLOX® operation. Heat exchanger tubes (16) are provided for preheating combustion air with the recuperator (30) by means of exhaust gas heat in counterflow, having a flattened gap cross section (34) in a heat transfer segment (31) and comprising a nozzle cross section (35) deviating from the gap cross section (34) on the end (33) thereof facing the volume (2).

Inventors:
WUENNING JOACHIM G (DE)
WUENNING JOACHIM A (DE)
Application Number:
PCT/EP2008/003603
Publication Date:
November 27, 2008
Filing Date:
May 06, 2008
Export Citation:
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Assignee:
WS WAERMEPROZESSTECHNIK GMBH (DE)
WUENNING JOACHIM G (DE)
WUENNING JOACHIM A (DE)
International Classes:
F23D14/66; F23L15/04
Domestic Patent References:
WO2002085781A12002-10-31
WO1996020808A11996-07-11
WO2005084771A22005-09-15
Foreign References:
EP0324043A11989-07-19
DE2102744A11972-08-03
GB925730A1963-05-08
EP0463218A11992-01-02
US4574710A1986-03-11
JPH0394941A1991-04-19
US20060124284A12006-06-15
Attorney, Agent or Firm:
RÜGER. BARTHELT & ABEL (Esslingen, DE)
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Claims:

Patentansprüche :

1. Rekuperatorbrenner (1) zur Beheizung eines Volumens (2) ,

mit einem Rekuperator (30) zur Vorwärmung von Verbrennungsluft mittels Abgaswärme im Gegenstrom,

wobei der Rekuperator (30) Wärmetauscherrohre (16) enthält, die:

- in einem dem Wärmetausch dienenden Abschnitt (31) einen abgeflachten Spaltquerschnitt (34) und

— an ihrem dem Volumen (2) zugewandten Ende (33) einen von dem Spaltquerschnitt (34) abweichenden Düsenquerschnitt (35)

aufweisen, und

mit einer Brennstoffzuführeinrichtung (23) zur Einleitung von Brennstoff in das Volumen (2) .

2. Rekuperaturbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spaltquerschnitt (34) größer ist als der Düsenquerschnitt (35) .

3. Rekuperaturbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spaltquerschnitt (34) eine Spaltweite s und eine Spaltbreite b aufweist, die zumindest so groß ist wie vierfache Spaltweite s.

4. Rekuperaturbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherrohre (16) an einem

lufteintrittsseitigen Ende einen Kreisquerschnitt aufweisen.

5. Rekuperaturbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherrohre (16) an ihrem lufteintrittseitigen Ende (32) an einer Flanschplatte (12) befestigt sind.

6. Rekuperaturbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Wärmetauscherrohre

(16) an einen Anschluss (19) angeschlossen ist, über den zumindest optional Brennstoff zuführbar ist.

7. Rekuperaturbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Nachbarschaft der Wärmetauscherrohre

(16) zumindest ein Wellblechelement (28) angeordnet ist.

8. Rekuperaturbrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellblechelement (28) an zumindest einer Stelle mit einem katalytisch aktiven Material (28a) versehen ist.

9. Rekuperaturbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Wärmetauscherrohre (16) an zumindest einer Stelle mit einem katalytisch aktiven Material (16a) versehen ist.

10. Rekuperaturbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherrohre (16) jeweils mindestens ein verjüngtes Ende (33) aufweisen, dessen Umfang geringer ist als der Umfang des dem Wärmetausch dienenden abgeflachtem Abschnittes (31) , wobei das Wärmetauscherrohr (16) nahtlos einstückig ausgebildet ist.

Description:

Rekuperatorbrenner mit abgeflachten Wärmetauscherrohren

Die Erfindung betrifft einen Rekuperatorbrenner zur Beheizung eines Volumens, wie beispielsweise eines Ofenraums, oder auch des Innenraums eines Strahlrohrs.

Rekuperatorbrenner dienen z.B. der direkten oder indirekten Beheizung von Industrieöfen. Bei der direkten Beheizung findet die Oxidation des Brennstoffs in dem Ofenraum statt. Bei der indirekten Beheizung, beispielsweise mittels Strahlrohrs, findet die Verbrennung innerhalb eines in den Ofenraum ragenden, gegen diesen jedoch abgeschlossenen Rohrs (Strahlrohr) statt, das dadurch erwärmt wird und Wärmestrahlung abgibt .

Ein Beispiel für einen Rekuperatorbrenner mit oder ohne Strahlrohr ist der EP 0 685 683 Bl zu entnehmen. Der Rekuperator befindet sich in der Ofenwand und hat eine typische Länge von 400 mm und je nach Brennerleistung einen Durchmesser von 100 - 300 mm. Er besteht aus berippten Segmenten aus hitzebeständigem Stahlguss oder auch Keramik. Zur Reduktion der Stickoxiderzeugung wird in dem beheizten

Volumen eine starke interne Abgasrezirkulation herbeigeführt, was zu so genannten „flammenloser Oxidation" führt. Dieser Betrieb wird auch Flox ® -Betrieb genannt (Flox ist eine eingetragene Marke der WS-Wärmeprozesstechnik GmbH) . Brenner dieser Bauart haben je nach Auslegung einen Wirkungsgrad von 65 bis 75%.

Die gleiche Druckschrift offenbart auch einen Regeneratorbrenner. Dieser weist zwei wärmespeichernde Regeneratoren auf, die abwechselnd mit Abgas aufgeheizt werden oder ihre gespeicherte Wärme an zugeführte Verbrennungsluft abgeben. Solche Regeneratorbrenner erreichen Wirkungsgrade von bis zu 90 %, führen aber wegen des erforderlichen abwechselnden Betriebs der beiden Regeneratoren und somit wegen des fortwährenden Umsteuerns zu erhöhtem Installationsund Steuerungsaufwand .

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Rekuperatorbrenner mit verbessertem Wirkungsgrad zu schaffen.

Diese Aufgabe wird mit dem Rekuperatorbrenner nach Anspruch 1 gelöst :

Der erfindungsgemäße Rekuperatorbrenner weist einen Rekuperator auf, der mehrere Rohre aus einem hitzebeständigen Werkstoff enthält, die zur Vorwärmung der Verbrennungs- luft und evtl. auch des Brenngases oder eines Teils desselben, wenn niedrigenergetische Gase, wie beispielsweise Deponiegase, Anwendung finden. Die Wärmetauscherrohre des Rekuperatorbrenners weisen in einem dem Wärmetausch dienenden Abschnitt einen abgeflachten Spaltquerschnitt auf. Bei ausgebildeter Laminarströmung im Spalt steigt der Wärmeübergangskoeffizient a umgekehrt proportional zur der Spaltweite s, so dass mit kleinen Spaltweiten sehr hohe α-Werte er-

reicht werden. Vorzugweise sind sie außen dem Abgas ausgesetzt und werden innen von Verbrennungsluft durchströmt. An ihrem dem zu beheizenden Volumen zugewandten Ende weisen sie einen Düsenquerschnitt auf, der von dem Spaltquerschnitt abweicht. Der Düsenquerschnitt ist beispielsweise ein Kreisquerschnitt. Er ermöglicht die Beschleunigung des Verbrennungsluftstroms und die Bildung eines Austrittsstrahls, der mit hoher Geschwindigkeit in das zu beheizende Volumen eintritt und Abgasrezirkulation hervorruft. Vorzugsweise wird der Düsenquerschnitt so bemessen, dass Strahlgeschwindigkeiten von z.B. 100 m/s erreicht werden. Dadurch wird ein Abgasrezirkulationsfaktor von z.B. 4 oder 5 erreicht, wodurch die Ausbildung von Temperaturspitzen und somit die thermische NOx-Erzeugung weitgehend verhindert wird.

Vorzugsweise ist der Spaltquerschnitt größer als der Düsenquerschnitt. Dadurch wird in dem Spaltbereich eine geringere Strömungsgeschwindigkeit als an der Düse erreicht. Die Wärmetauscherrohre sind vorzugsweise mit mindestens einem verjüngten Ende versehen, dessen Umfang geringer als der Umfang des abgeflachten Wärmetauscherabschnitts ausgebildet ist. Vorzugsweise wird ein solches Rohr hergestellt, indem ein Rohr, dessen Umfang etwa dem Umfang des späteren Wärmetauscherabschnitts entspricht, an zumindest einem, vorzugsweise aber beiden Enden verjüngt, d.h. im Durchmesser vermindert wird, womit sein Rohrquerschnitt beispielsweise in einem Knetverfahren vermindert wird. Anschließend wird der Wärmetauscherabschnitt zur Erzeugung der Spaltform flachgedrückt. Hier wird bevorzugter Weise eine Spaltweite von s < 3 mm und eine Spaltbreite b > 4s eingehalten.

Auf der kalten Seite können die Enden der Wärmetauscherrohre in Löcher einer Flanschplatte, beispielsweise durch Löten, dicht eingesetzt werden. Die Wärmetauscherroh-

re sind vorzugsweise nur einseitig gefasst . An der heißen Seite können sie bedarfsweise untereinander durch Verbindungsmittel wie ein Band oder Schweißpunkt aneinander fixiert sein oder auch frei bleiben. In beiden Fällen können sie sich frei dehnen. Sämtliche Rohre können die gleiche Form aufweisen und in Serie gefertigt werden.

Es ist möglich, durch eine entsprechende Biegung der heißen Enden der Wärmetauscherrohre eine Strahlrichtung wie gewünscht vorzugeben. Z.B. können die kranzförmig angeordneten Strahlrohre Düsenenden aufweisen, deren Achsen auf dem Mantel eines Kegels liegen.

Die genannten Wärmetauscherrohre ermöglichen einerseits die Erzielung eines guten Wärmeübergangs vom Abgas auf Verbrennungsluft und andererseits erzeugen sie lediglich einen geringen Druckverlust. Dies wird insbesondere erreicht, wenn der Querschnitt des abgeflachten spaltförmigen Abschnitts größer ist als der Düsenquerschnitt. Somit wird die Strömungsgeschwindigkeit in dem Spaltquerschnitt geringer als an der Düse.

Des Weiteren können die Abgaskanäle zwischen den Rohren in einer etwas größeren Spaltweite ausgeführt werden, um auch im Abgaskanal den Druckverlust zu senken. Der dadurch evtl. verminderte Wärmeübergang kann durch Hilfsheiz- flächen beispielsweise in Form von Wellblecheinlagen kompensiert werden. Diese können gleichzeitig als Abstandhalter zwischen den Wärmetauscherrohren dienen. Die Wellblecheinlagen und/oder die Wärmetauscherrohre können als Katalysatoren dienen, wenn sie zumindest stellenweise mit einem katalytisch aktiven Material zur Abgasreinigung beschichtet werden.

Die Spaltrδhren werden vorzugsweise kränz- oder ring-

förmig angeordnet . Sie können in mehreren zueinander konzentrischen Ringen angeordnet werden. Wenn einheitliche Spaltrohre verwendet werden, können in den einzelnen Ringen Lücken entstehen, die durch Stege geschlossen werden können.

Der Rekuperatorbrenner ist zumindest dazu eingerichtet, in einem aufgeheizten Volumen eine flammenlose Oxida- tion herbeizuführen, indem durch die in Strahlen eingeleitete vorgewärmte Luft eine Abgasrezirkulation vor dem Rekuperatorbrenner herbeigeführt wird, so dass zugeführter Brennstoff in einem Gasstrom mit hohem Inertgasanteil oxi- diert wird. Diese Betriebsart eignet sich für den aufgeheizten Ofenraum oberhalb 800 0 C.

Optional kann für den Betrieb des Rekuperatorbrenners an einem Ofenraum unterhalb der Zündtemperatur (etwa 800 0 C) eine weitere Betriebsart vorgesehen sein. Dazu weist der Rekuperatorbrenner eine Brennkammer auf, in die zumindest ein Teil der Verbrennungsluft und des Brenngases geleitet und dort gezündet werden. In der Brennkammer entsteht eine Flamme deren heiße Abgase gegebenenfalls in Verbindung mit Flammen aus dem Brenner austreten und das Volumen aufheizen.

Optional kann eine dritte Betriebsart vorgesehen sein, die als geboosteter oder unterstützter FLOX ® -Betrieb bezeichnet werden kann. Sie eignet sich für den Betrieb des Rekuperatorbrenners, solange in dem beheizten Volumen Temperaturen unterhalb der Zündtemperatur herrschen. In dieser Betriebsart wird ein Teil der Oxidation in der Brennkammer des Brenners bewirkt . Die heißen Abgase dieser Verbrennung treten mit der Verbrennungsluft und einem Anteil des Brennstoffs in Strahlen in den Ofenraum ein und bewirken dort eine Unterstützung der Oxidation des in den Ofenraum einge-

strahlten Brennstoffs.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung und Ansprüchen. Die Beschreibung ist auf wesentliche Aspekte der Erfindung und sonstiger Gegebenheiten beschränkt. Die Zeichnung offenbart weitere Details und ist insoweit ergänzend heranzuziehen. Es zeigen:

Fig. 1 den erfindungsgemäßen Rekuperatorbrenner an einer Ofenwand in längsgeschnittener Darstellung,

Fig. 2 den Rekuperator des Rekuperatorbrenners nach Fig. 1 in einer Querschnittsansicht,

Fig. 3 ein Wärmetauscherrohr des Rekuperators nach Fig. 2 in einer Seitenansicht,

Fig. 4 das Wärmetauscherrohr nach Fig. 3, geschnitten entlang der Linie IV-IV,

Fig. 5 das Wärmetauscherrohr nach Fig. 3, geschnitten entlang der Linie V-V in Fig. 3,

Fig. 6 eine Vorform des Wärmetauscherrohrs vor Abflachung seines Wärmetauscherabschnitts in Seitenansicht,

Fig. 7 die Vorform gemäß Fig. 6, geschnitten entlang der Linie VII-VII und

Fig. 8 eine abgewandelte Ausführungsform eines Wärmetauscherrohrs anhand einer Schnittdarstellung entsprechend der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3.

In Fig. 1 ist ein Rekuperator 1 veranschaulicht, der der Beheizung eines Ofenraums 2 dient und dazu an einem Durchbruch einer Ofenwand 3 angeordnet ist. Der Rekuperatorbrenner weist einen Brennerkopf 4 zur Zufuhr von Verbrennungsluft und Brennstoff und zur Abfuhr von Abgasen auf. Dazu sind an dem Brennerkopf 4 ein FLOX ® -Gasanschluss 5, ein Aufheizgasanschluss 6, ein FLOX ® -Luftanschluss 7, ein Aufheizluftanschluss 8 und ein Abgasanschluss 9 für den Abgasaustritt vorgesehen. Der FLOX ® -Gasanschluss 5 und der FLOX ® -Luftanschluss 7 dienen der Zuführung von flüssigem dampfförmigem oder gasförmigem Brennstoff und Luft für den Betrieb des Rekuperatorbrenners 1 mit flammenloser Oxidati- on in dem Ofenraum 2. Der Aufheizgasanschluss 6 und der Aufheizluftanschluss 8 dienen der Befeuerung einer Brennkammer 10 in dem Rekuperatorbrenner 1.

Die Brennkammer 10 ist von einem sich vorzugsweise o- fenseitig verengenden Rohr 11 umgeben, das einseitig an einer Flanschplatte 12 gehalten ist . Die Flanschplatte 12 ist gegebenenfalls unter Zwischenlage entsprechender Dichtungen zwischen dem Brennerkopf 1 und einem Flansch 13 gehalten, der über einen Rohransatz 14 an der Ofenwand 3 abgestützt sein kann. An der Flanschplatte 12 ist eine Anzahl von Bohrungen vorgesehen, die vorzugsweise auf konzentrischen Kreisen um das Rohr 11 und dessen Mittelachse 15 herum angeordnet sind. In die Bohrungen sind z.B. aus hitzebeständigem Stahl bestehende Wärmetauscherrohre 16 eingesetzt und durch geeignete Verbindungsmittel, wie beispielsweise Hart- lotverbindungen darin abgedichtet gesichert. Die Bohrungen treffen sich in dem Brennerkopf 4 in einem Luftverteilerkanal 17. Gegebenenfalls kann sich ein Teil der Bohrungen in einem weiteren Verteilerkanal 18 treffen, der mit einem gesonderten Anschluss 19 in Verbindung steht. Der Anschluss 19 ist vorzugsweise konzentrisch in dem FLOX ® -Luftanschluss 7 vorgesehen. Auf diese Weise erhält er normalerweise Luft

zur Speisung der angeschlossenen Wärmetauscherrohre 16 zur Unterhaltung der flammenlosen Oxidation. Es ist aber auch möglich, über diesen Anschluss 19 dem Verteilerkanal 18, der von dem Luftverteilerkanal 17 getrennt ist, andere Fluide, wie beispielsweise brennbares Gas, zuzuführen, um dieses vorzuwärmen.

Die Wärmetauscherröhre 16 sind in einem ringförmigen Abgaskanal 20 angeordnet, der außen von einem Rohr 21 abgeschlossen wird, dessen Ende an der Flanschplatte 12 gehalten ist. Der Abgaskanal 20 führt zu einem Abgassammler 22 in dem Brennerkopf 4.

In dem Rohr 11 ist ein Brennstoffröhr 23 in Form einer zentralen Gaslanze konzentrisch zu der Mittelachse 15 vorgesehen, um dem Ofenraum 2 Brennstoff für den FLOX ® -Betrieb zuzuführen. Konzentrisch zu dem Brennstoffröhr 23 ist ein weiteres mit dem Aufheiz-Gasanschluss 6 in Verbindung stehendes Rohr 24 vorgesehen, an dessen Ende Gasaustrittsöffnungen 25 vorgesehen sind. Diese erzeugen Brennstoffstrahlen vorzugsweise schräg zur Mittelachse 15. In einigem Abstand zu den Gasaustrittsöffnungen 25 kann an dem Rohr 24 eine Siebplatte 26 zur Verwirbelung der in die Brennkammer 10 eingeleiteten Luft vorgesehen sein. Außerdem erstreckt sich in die Brennkammer 10 vorzugsweise eine Zünd- und überwachungselektrode 27.

Die Wärmetauscherrohre 16 sind untereinander vorzugsweise im Wesentlichen gleich ausgebildet. Zwischen ihnen sind Füllelemente, beispielsweise in Form von Wellblechelementen 28 vorgesehen, die insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich werden. Sie berühren mit ihren Wellen die auf mehreren zu der Mittelachse 15 konzentrischen Kreisen angeordneten Wärmetauscherrohre 16 und halten die Wärmetauscherrohre 16 somit auf Abstand. Darüber hinaus übertragen sie aus dem

Abgasstrom aufgenommene Wärme konvektiv und vor allem durch Wärmestrahlung auf die Wärmetauscherrohre 16. Die Wellblechelemente 28 bestehen beispielsweise aus Hitzebeständigem Stahl. Ihre Wellen verlaufen vorzugsweise parallel zu der Mittelachse 15. Zwischen den Wärmetauscherrohren 16 können außerdem, wie Fig. 2 zeigt, Stege 29 vorgesehen sein, um die Entstehung zu großer freier Räume zwischen den Wärmetauscherrohren 16 zu vermeiden. Sowohl die Wärmetauscherrohre 16 als auch die Wellblechelemente 28 können vollständig oder stellenweise mit katalytisch aktiven Material 16a, 28a vorzugsweise zur Abgasbehandlung beschichtet sein.

Die Wärmetauscherrohre 16 bilden mit den gegebenenfalls vorhandenen Stegen 29 und Wellblechelementen 28 sowie letztendlich auch den Rohren 11 und 21 einen Rekuperator 30, der beispielsweise einen Außendurchmesser D von 130 mm (Fig. 2), eine Länge L von 400 mm (Fig. 3) aufweist und insgesamt aus 72 Rohren bestehen kann. Ein Wärmetauscherrohr 16 dieses Rekuperators 30 ist in Fig. 3 stellvertretend für alle anderen veranschaulicht. Es weist einen abgeflachten dem Wärmetausch dienenden Abschnitt 31 und Endabschnitte 32, 33 sowie ggf. dazwischen liegende übergangsabschnitte auf. Wie die Figuren 4 und 5 zeigen, weist der Abschnitt 31 einen anderen Querschnitt auf, als der Abschnitt 33 (Fig. 5) oder 32. Der Abschnitt 31 legt einen Spaltquerschnitt 34 fest, dessen Spaltbreite b vorzugsweise das Vierfache der Spaltweite s übertrifft. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt s = 1,5 mm und b = 15 mm, jeweils von Innenfläche zu Innenfläche des Spaltquerschnitts 34. Hingegen definiert der Abschnitt 33 einen Düsenquerschnitt 35 mit einem Durchmesser von beispielsweise d = 2,5 mm. Somit ist die Fläche des Spaltquerschnitts 34 größer als der Düsenquerschnitt 35.

Der Düsenquerschnitt 35 kann an einem einstückigen Bestandteil des Wärmetauscherrohrs 16 oder an einem angesetzten Teil ausgebildet sein. Außerdem kann der Abschnitt 33 gerade oder wie dargestellt einfach, bogenförmig oder auch s-förmig gebogen ausgebildet sein. Die Herstellung dieses Rohrs erfolgt beispielsweise ausgehend von einem Rohr größeren Durchmessers. Dieses wird beispielsweise in entsprechenden Knetverfahren an seinen Enden 36, 37 verjüngt, wie es Fig. 6 veranschaulicht. In einem zwischen den Enden 36, 37 liegenden Abschnitt 38 bleibt der ursprüngliche Durchmesser erhalten. Die so erzeugte Vorform 39 des Wärmetauscherrohrs 16 weist gemäß Fig. 7 in dem Abschnitt 38 zunächst noch einen Kreisquerschnitt auf. Dieser wird danach in einem plastischen Umformverfahren abgeflacht, um den Spaltquerschnitt 34 gemäß Fig. 4 zu erzeugen.

Vorzugsweise wird der Spaltquerschnitt 34 von flachen Wänden 40, 41 begrenzt. Wie Fig. 8 zeigt, können die Wand 40 und/oder die Wand 41 mit gleich oder unterschiedlich großen Noppen 42 versehen sein, die in den Spaltquerschnitt 34 hineinragen und sich vorzugsweise gegenseitig berühren. Diese Noppen 42 bilden eine Abstützung der Wände 40, 41, um den Kollaps des Spaltquerschnitts 34 zu verhindern. Durch die Noppen 42 kann auch eine Schweißverbindung zwischen den Wänden 40, 41 geschaffen werden. Dies ermöglicht die Konstruktion besonders dünnwandiger Wärmetauscherrohre 16.

Der insoweit beschriebene Rekuperatorbrenner 1 weist insgesamt eine Wärmeübertragungsfläche von beispielsweise 0,95 qm 2 auf. Er arbeitet wie folgt:

Zum Aufheizen des Ofenraums 2 wird z.B. Erdgas über dem Aufheizgasanschluss 6 und Luft über dem Aufheizluftan- schluss 8 zugeführt. In der Brennkammer 10 wird eine Flamme gezündet, deren heiße Abgase in den Ofenraum 2 gelangen, um

diesen aufzuheizen. Ist dies geschehen, kann der Rekuperatorbrenner 1 in FLOX ® -Betrieb übergehen.

Dazu wird die Luftzufuhr auf den FLOX ® -Luftanschluss 7 und die Gaszufuhr auf den FLOX ® -Gasanschluss 5 umgeschaltet . Die Verbrennungsluft strömt nun durch die Wärmetauscherrohre 16 in den Ofenraum und bildet dort in Fig. 1 angedeutete Strahlen 43 aus. Der Brennstoff wird durch das Brennstoffröhr 23 in den Ofenraum 2 geleitet, was ein Pfeil 44 andeutet. Es wird eine Abgasrezirkulation erzeugt (Pfeil 45) . Nur ein Teil des Verbrennungsgases gelangt in den Abgaskanal 20 (Pfeil 46) .

Bei einer Luftzufuhr von 36 m 3 /Std. zur Verbrennung von 35 kW Erdgas wird die Luft von 20 0 C auf 880 0 C vorgewärmt, wenn das Abgas aus dem Ofen mit 1000 0 C in den Rekuperator 30 einströmt. Die Abgastemperatur an dem Abgasan- schluss 9 beträgt 300 0 C und der Abgasverlust 14 %. Bei Halblast (17 kW) steigt die Luftvorwärmung auf 950 0 C, während die Abgastemperatur auf 23O 0 C und der Abgasverlust auf 10 % fällt.

Die zweiundsiebzig Luftstrahlen der entsprechenden offenen Enden der Wärmetauscherröhre 16 saugen auf kurzem Wege die vielfache Menge Ofengas an, so dass die Temperatur in der Reaktionszone unter 1500 0 C bleibt, womit die thermische NOx-Bildung unterdrückt wird.

Vergleich mit dem Stand der Technik

Ein Rippenrekuperatorrohr beispielsweise gemäß der EP 0 685 683 Bl wird mit dem Spaltrohrrekuperator gemäß vorliegender Beschreibung verglichen:

Daraus wird ersichtlich, dass bei gleichem Bauvolumen der Energieverbrauch um 16,3 % gesenkt und außerdem der Werkstoffaufwand um 50 % reduziert werden kann. Es wird insgesamt ein robuster hocheffektiver Rekuperatorbrenner geschaffen. Dieser weist zumindest optional eine Brennkammer für den Aufheizbetrieb auf und ist ansonsten für den FLOX ® -Betrieb eingerichtet. Ein übergangsbetrieb ist möglich, indem ein Teil des Brennstoffs, beispielsweise 10 bis 40 % desselben, der Brennkammer 10 zugeführt wird, während der andere Teil des Brennstoffs über das zentrale Brennstoffröhr 22 in den Ofenraum geleitet wird. Entsprechend wird ein Teil der Verbrennungsluft der Brennkammer 10 und ein anderer Teil über den Rekuperator 30 in den Ofenraum geleitet. Dabei ist es möglich, in einer noch nicht ausreichend aufgeheizten Ofenkammer FLOX ® -Betrieb zu erzielen. Bei Anwendungsfällen mit sehr langen Aufheizphasen oder be- wusst niedriger gehaltener Ofenraumtemperatur wird wenigs-

tens ein Teil des Brennstoffs unter FLOX ® -Bedingungen oxi- diert, wodurch insgesamt eine Senkung der NOx-Emission erreicht wird.

Es wurde ein robuster hocheffektiver Rekuperatorbrenner geschaffen. Dieser weist zumindest optional eine Brennkammer für den Aufheizbetrieb auf und ist ansonsten für den FLOX ® -Betrieb eingerichtet. Als mit Rekuperator 30 zur Vorwärmung von Verbrennungsluft mittels Abgaswärme im Gegenstrom, sind Wärmetauscherrohre 16 vorgesehen, die in einem dem Wärmetausch dienenden Abschnitt 31 einen abgeflachten Spaltquerschnitt 34 und an ihrem dem Volumen 2 zugewandten Ende 33 einen von dem Spaltquerschnitt 34 abweichenden Düsenquerschnitt 35 aufweisen.

Bezugszeichen

1 Rekuperatorbrenner

2 Ofenraum

3 Ofenwand

4 Brennerkopf

5 FLOX ® -Gasanschluss

6 Aufheiz-Gasanschluss

7 FLOX ® -Luftanschluss

8 Aufheiz-Luftanschluss

9 Abgasanschluss

10 Brennkammer

11 Rohr

12 Flanschplatte

13 Flansch

14 Rohransatz

15 Mittelachse

16 Wärmetauscherrohr

17 Luftverteilerkanal

18 Verteilerkanal

19 Anschluss 20 Abgaskanal

21 Rohr

22 Abgassammler

23 Brennstoffröhr

24 Rohr

25 Gasaustrittsöffnungen

26 Siebplatte

27 Zünd- und überwachungselektrode

28 Wellblechelemente

16a, 28a katalytisch aktives Material

29 Stege

30 Rekuperator 31, 32, 33 Abschnitt

34 Spaltquerschnitt

Düsenquerschnitt , 37 Enden

Abschnitt

Vorform , 41 Wände

Noppen

Strahlen , 45, 46 Pfeil