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Title:
BURNER ARRANGEMENT AND OPERATING METHOD THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/133880
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a burner arrangement for an NOx-reduced combustion in high-temperature processes and to a burner arrangement operating method. A first step consists in producing and burning a mixture of fuel and combustion air in a chamber (4) and in obtaining combustion for a first time interval. When the temperature in a furnace chamber (6) located in the burner arrangement and in the chamber (4) exceeds the mixture ignition temperature, the combustion is interrupted for a second time interval, a fuel supply being reduced or stopped. During said time interval, the chamber (4) temperature comes down faster than the furnace chamber (6) temperature and, after the second time interval, the chamber (4) temperature is lower than the ignition temperature whereas the furnace chamber (6) temperature is higher than said ignition temperature. Following the second time interval, the ignitable mixture is formed again in the chamber (4) and is ignited at the input of the furnace chamber (6) only, instead of the chamber (4) because of temperature conditions.

Inventors:
VON GERSUM SABINE (DE)
QUATMANN ALOYS (DE)
Application Number:
PCT/EP2006/005617
Publication Date:
December 21, 2006
Filing Date:
June 12, 2006
Export Citation:
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Assignee:
KROMSCHROEDER AG G (DE)
VON GERSUM SABINE (DE)
QUATMANN ALOYS (DE)
International Classes:
F23N5/20; F23C7/00
Foreign References:
US5263849A1993-11-23
US5570679A1996-11-05
US20020090583A12002-07-11
DE19860636A12000-07-06
DE3830038A11990-03-08
EP0877202A21998-11-11
DE3830038A11990-03-08
EP0343746A21989-11-29
EP0685683B11998-10-28
Other References:
See also references of EP 1893915A1
Attorney, Agent or Firm:
Schmidt, Frank-michael (Helber Hosbach & Partner Gb, Huyssenallee 58-64 Essen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Hochtemperaturbrenners, der eine in einen Ofenraum (6) mündende Kammer (4) , eine in die Kammer (4) mündende BrennstoffZuführung (3) und eine in die Kammer mündende Verbrennungsluftzuführung (2) aufweist, wobei : a) in der Kammer (4) ein Brennstoff/Verbrennungsluft Gemisch gebildet und mit Hilfe einer Zündeinrichtung (12) ge zündet wird, b) die Verbrennung des Brennstoff/Verbrennungsluft Gemisches in der Kammer (4) für eine erste Zeitspanne (tl) aufrechterhalten wird, c) dann die Brennstoffzufuhr über die BrennstoffZuführung (3) für eine zweite Zeitspanne (t2) derart vermindert wird, daß die Verbrennung abbricht und ausgesetzt bleibt, wobei in der zweiten Zeitspanne (t2) die Temperatur in der Kammer (4) unter eine erste Solltemperatur absinkt, und d) dann die Brennstoffzufuhr erhöht wird, so daß die Verbrennung des Brennstoff/VerbrennungsluftGemisches bei Eintritt in den Ofenraum (6) einsetzt und aufrecht erhalten bleibt, wobei die Kammer (4) als Mischkammer betrieben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Zeitspanne (t2) die Temperatur in der Kammer (4) unter die erste Solltemperatur abgesenkt wird, indem Wärme aus der Kammer (4) abgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeich net, daß während des Aufrechterhaltens der Verbrennung in dem Ofenraum bei Schritt d) die Temperatur in der Kammer (4) unter einer Zündtemperatur des Brennstoff/VerbrennungsluftGemischs gehalten wird, indem Wärme aus der Kammer (4) abgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme aus der Kammer (4) abgeführt wird, indem Wärme von der die Kammer (4) durchströmenden Verbrennungsluft oder von einem nicht zündfähigen Brennstoff/VerbrennungsluftGemisch aufgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme aus der Kammer (4) abgeführt wird, indem Wärme von dem die Kammer (4) durchströmenden Brennstoff/VerbrennungsluftGemisch abgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme mit zumindest einer Kühlvorrichtung abgeführt wird, die bei der Außenfläche der Kammer (4) angeordnet ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zeitspanne (tl) und/oder die zweite Zeitspanne (t2) vorgegebene Zeitspannen sind.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zeitspanne (tl) und/oder die zweite Zeitspanne (t2) unter Berücksichtigung zumindest eines Parameters des Hochtemperaturbrenners, des Ofenraums (6) , des Brennstoffes oder der Verbrennungsluft vorgegeben werden bzw. wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung in der Kammer (4) für die erste Zeitspanne (tl) aufrecht erhalten wird, bis eine zweite Solltemperatur in dem Ofenraum (6) überschritten wird, wobei die zweite Solltemperatur mittels einer in dem Ofen (6) ange ordneten Messeinrichtung ermittelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhr über die Brennstoff Zuführung (3) während der zweiten Zeitspanne (t2) zumindest solange vermindert bleibt, bis die erste Solltemperatur unterschritten wird, wobei die erste Solltemperatur mittels einer in der Kammer (4) angeordneten Messeinrichtung ermittelt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft beim Zuführen in die Kammer (4) mit einer Luftleiteinrichtung (10) derart gelenkt wird, daß die Verbrennungsluft mit einem Drallimpuls aus der Luftleiteinrichtung (10) austritt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß während der zweiten Zeitspanne (t2) auch die Verbrennungsluftzufuhr vermindert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluftzufuhr vor dem Erhöhen der Brennstoffzufuhr erhöht wird.
14. Brenneranordnung mit: einem Hochtemperaturbrenner, der eine in einen Ofenraum (6) mündende Kammer (4) , eine in die Kammer (4) mündende BrennstoffZuführung (3) und eine in die Kammer (4) mündende Verbrennungsluftzuführung (2) aufweist, wobei die Brennstoff Zuführung (3) zumindest einen Brennstoffauslaß (9) aufweist, durch welchen Brennstoff in die Kammer (4) gelangt, einer mit dem Hochtemperaturbrenner gekoppelten Steuereinrichtung, die so ausgebildet ist, daß sie a) ein in der Kammer (4) gebildetes Brenn stoff/VerbrennungsluftGemisch mit Hilfe einer Zündeinrichtung (12) zündet, b) die Verbrennung des Brennstoff/Verbrennungsluft Gemisches in der Kammer (4) für eine erste Zeitspanne (tl) aufrechterhält, c) die Brennstoffzufuhr über die BrennstoffZuführung (3) für eine zweite Zeitspanne (t2) derart vermindert, daß die Verbrennung abbricht und ausgesetzt bleibt, wobei in der zweiten Zeitspanne (t2) die Temperatur in der Kammer (4) unter eine erste Solltemperatur absinkt, und d) die Brennstoffzufuhr erhöht, so daß die Verbrennung des Brennstoff/VerbrennungsluftGemisches bei Eintritt in den O fenraum (6) einsetzt und aufrecht erhalten bleibt, wobei die Kammer (4) als Mischkammer betrieben wird.
15. Brenneranordnung nach Anspruch 14 , dadurch gekenn zeichnet, daß der Hochtemperaturbrenner eine Luftleiteinrichtung (10) aufweist, die stromauf des zumindest einen Brennstoffauslasses (9) ausgebildet ist.
16. Brenneranordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch ge kennzeichnet, daß die BrennstoffZuführung (3) in einer Düse (8) endet, die stromab der Luftleiteinrichtung (10) ausgebildet ist .
17. Brenneranordnung nach Anspruch 16, dadurch gekenn zeichnet, daß die Düse (8) eine Mehrzahl von Brennstoffauslassen (9) aufweist, die in einem beliebigen Winkel zwischen 0 und 90° zu der Achse der Kammer (4) ausgebildet sind.
18. Brenneranordnung nach Anspruch 17, dadurch gekenn zeichnet, daß zumindest eine der Brennstoffauslässe (9) achsparallel zu der Kammer (4) ausgebildet ist.
19. Brenneranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (8) eine achsparallel zur Kammer (4) ausgebildete, sich in die Kammer (4) erstreckende Brennstofflanze (13) mit zumindest einem Brennstoffauslaß (9a) aufweist .
20. Brenneranordnung nach Anspruch 19, dadurch gekenn zeichnet, daß die Brennstofflanze (13) eine Mehrzahl von Brennstoffauslassen (9a) aufweist, die in einem beliebigen Winkel zwischen 0 und 90° zu der Achse der Brennstofflanze (13) ausgebildet sind, wobei vorzugsweise zumindest ein Brennstoffauslaß (9a) achsparallel zu der Brennstofflanze (13) aus gebildet ist.
21. Brenneranordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleiteinrichtung (10) eine Mehrzahl von Verbrennungsluftδffnungen (IIa, IIb) aufweist, die unter einem Winkel von kleiner als 60° zur Achse der Luft leiteinrichtung (10) ausgebildet sind.
22. Brenneranordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß Verbrennungsluftöffnungen (IIb) am Umfang der Luftleiteinrichtung (10) als Schlitze ausgebildet sind, und/oder Verbrennungsluftöffnungen im Innenbereich der Luftleiteinrichtung (10) als vorzugsweise kreisförmige Öffnungen (IIa) ausgebildet sind.
23. Brenneranordnung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch ge kennzeichnet, daß zumindest 70% der von den Verbrennungsluft öffnungen (IIa, IIb) bereit gestellten Verbrennungsluftdurch trittsflache in dem Bereich der Luftleiteinrichtung (10) angeordnet ist, dessen Durchmesser größer als das 0,7fache des Durchmessers der Luftleiteinrichtung (10) ist.
24. Brenneranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleiteinrichtung (10) als ein Zylinder ausgebildet ist, in dem die BrennstoffZuführung (3) mündet und der eine Mehrzahl von Verbrennungslufteinlässen (14) aufweist.
25. Brenneranordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung der Kammer (4) in den Ofenraum als eine rotationssymmetrische Öffnung (5) ausgebildet ist.
26. Brenneranordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Öffnung (5) kleiner als der Querschnitt der Kammer (4), insbesondere kleiner als das 0,8 fache des Querschnitts der Kammer (4), ist.
Description:
Brenneranordnung und Verfahren für deren Betrieb

Die Erfindung betrifft eine Brenneranordnung und ein Ver- fahren zum Betrieb der Brenneranordnung.

Für die NO x -reduzierte Verbrennung in Hochtemperaturprozessen sind in der Vergangenheit unterschiedliche Verfahren entwickelt worden. Hohe Verbrennungstemperaturen begünstigen die NO x -Bildung, so dass bei hohen Verbrennungstemperaturen hohe NO x -Bildungsraten auftreten.

Bekannte Verfahren zur NO x -Verringerung basieren daher beispielsweise auf dem Absenken der Verbrennungstemperatur zur NO x -Verringerung. Dazu wird insbesondere Brennstoff und/oder Verbrennungsluft gestuft, oder inerte Abgase werden rezirku- liert . Ein Brenner, der mit einer Stufenverbrennung arbeitet, ist in der DE 38 30 038 beschrieben.

Für die Wirkungsweise dieser Verfahren ist die Reihenfolge der Vermischung wesentlich. Beispielsweise wird zunächst das Sauerstoffträgergas mit Abgas gemischt und dann Brennstoff zu- gegeben. Bei den bekannten Verfahren wird die Verbrennungsin- tensität bis an die Stabilitätsgrenze der Verbrennung reduziert . Dies kann zu Problemen beim Kaltstartverhalten des Brenners führen. Aufgrund der geringen Verbrennungsintensität kann es zu Zündproblemen, CO-Bildung, unvollständiger Verbren- nung und Stabilitätsproblemen kommen. Je geringer die NO x -

Emissionen eines Brenners bei hohen Umgebungstemperaturen bzw. Ofenraumtemperaturen sind, um so schlechter ist sein Brennverhalten bei niedrigen Umgebungstemperaturen oder beim Betrieb mit kalter Verbrennungsluft. Ferner sind Verfahren zur NO x -reduzierten Verbrennung bei Hochtemperaturprozessen bekannt, bei denen der Brenner in zwei verschiedenen Betriebszuständen arbeitet.

Zum Starten des Brenners und zum Aufheizen des Ofenraums auf eine Betriebstemperatur arbeitet der Brenner, in einem er- sten Betriebszustand. Bei Erreichen einer definierten Um-

schaltschwelle wird in einen zweiten Betriebszustand geschaltet.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der EP 0 343 746 A2 bekannt. Der Brenner arbeitet nicht mit einer Brennkammer, vielmehr werden Verbrennungsluft und Brennstoff direkt in den Ofenraum geleitet, und zwar in Abhängigkeit von der Temperatur in dem Ofenraum. Zum Aufheizen des kalten Ofenraums wird der Brenner in einen ersten Betriebszustand geschaltet, in welchem der Brennstoff über eine erste Brenn- stoffZuführung vor Eintritt in den Ofenraum der Verbrennungsluft zugeführt wird, wobei das entstehende Gemisch beabstandet von der Wand des Ofenraums in den diesen eingeleitet wird. Bei Überschreiten der Zündtemperatur des Brennstoffes in dem Ofenraum wird der Brenner in einen zweiten Betriebszustand ge- schaltet, indem die erste BrennstoffZuführung geschlossen wird, und eine zweite BrennstoffZuführung geöffnet wird. Die zweite BrennstoffZuführung mündet in einem vorgegebenen Abstand von der VerbrennungsluftZuführung und einem vorgegebenen Abstand von der Wand des Ofenraums in diesem. Ein oben genanntes Verfahren ist ferner aus der EP 0 685

683 Bl bekannt. Zum Aufheizen des Ofenraumes wird der Brenner in einen ersten Betriebszustand geschaltet. In diesem Betriebszustand wird einer Brennkammer über eine erste BrennstoffZuführung, die in der Nähe einer Austrittsöffnung einer Luftzufuhreinrichtung endet, Brennstoff zugeführt. In der Brennkammer wird der Brennstoff mit der zugeführten Verbrennungsluft vermischt und das entstehende Gemisch über eine in der Kammer angeordnete Zündelektrode gezündet, woraufhin es in der Brennkammer verbrennt und einen der Brennkammer zugeordne- ten Ofenraum aufheizt.

Sobald der Ofenraum über die Zündtemperatur des Brennstoffes aufgeheizt ist, wird der Brenner in einen zweiten Betriebszustand geschaltet, indem die erste BrennstoffZuführung geschlossen wird und eine zweite BrennstoffZuführung geöffnet wird. Die zweite BrennstoffZuführung endet etwa auf der Höhe der Austrittsöffnung der Brennkammer. In dem zweiten Betriebszustand wird der Brennkammer kein Brennstoff mehr zugeführt,

so daß der Verbrennungsvorgang in der Brennkammer im wesentlichen vollständig unterdrückt wird.

Die zur Durchführung der oben genannten bekannten Verfahren notwendigen Brenner sind konstruktiv aufwendig, da für die beiden Betriebszustände des Brenners unterschiedliche BrennstoffZuführungen benötigt werden. Zudem sind mechanische Aktoren notwendig, die beim Schalten in den zweiten Betriebszustand die erste BrennstoffZuführung schließen und die zweite BrennstoffZuführung öffnen. Die Kosten für einen derartigen Brenner sind relativ hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur NO x -reduzierten Verbrennung zur Verfügung zu stellen, welches mit einem konstruktiv einfach aufgebauten Brenner betrieben werden kann. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Hochtemperaturbrenners, der eine in einen Ofenraum mündende Kammer, eine in die Kammer mündende BrennstoffZuführung und eine in die Kammer mündende VerbrennungsluftZuführung aufweist, wobei: a) in der Kammer ein Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch gebildet und mit Hilfe einer Zündeinrichtung gezündet wird, b) die Verbrennung des Brennstoff/Verbrennungsluft- Gemisches in der Kammer für eine erste Zeitspanne aufrechterhalten wird, c) dann die Brennstoffzufuhr über die Brennstoffzuführung für eine zweite Zeitspanne derart vermindert wird, daß die Verbrennung abbricht und ausgesetzt bleibt, wobei in der zweiten Zeitspanne die Temperatur in der Kammer unter eine erste Solltemperatur absinkt, und d) dann die Brennstoffzufuhr erhöht wird, so daß die

Verbrennung des Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches bei Eintritt in den Ofenraum einsetzt und aufrecht erhalten bleibt, wobei die Kammer als Mischkammer betrieben wird.

Das Verfahren ist somit in vier Verfahrensschritte unter- teilt. Bei Schritt a) wird das Brennstoff/Verbrennungsluft-

Gemisch in der Kammer gezündet, und die Verbrennung in Schritt b) für eine erste Zeitspanne aufrechterhalten.

Die Zündung erfolgt über eine Zündeinrichtung, die beispielsweise in der Kammer in der Nähe der Mündung der BrennstoffZuführung angeordnet sein kann. Die Zündeinrichtung kann beispielsweise als eine Zündelektrode ausgebildet sein. Es ist jedoch auch denkbar, daß die Zündeinrichtung als Zündbrenner realisiert ist, wobei dieser dann in die Kammer 4 mündet.

Im Rahmen dieser Anmeldung soll von dem Begriff „in der Kammer" sowohl der Innenraum der Kammer als auch die Kammerinnenwand umfaßt sein. Es können sowohl gasförmige als auch flüssige Brennstoffe verwendet werden. Bevorzugt ist jedoch die Verwendung eines gasförmigen Brennstoffes, und zwar insbesondere die Verwendung von Erdgas oder Propan. Mit dem Begriff Verbrennungsluft ist ein beliebiger Sauerstoffträger gemeint, aus Kostengründen ist die Verwendung von Luft jedoch bevor- zugt, welcher ggf. Hilfsstoffe oder Hilfsgase zugeschlagen werden können.

Während der ersten Zeitspanne wird die Kammer und der O- fenraum bis über die Zündtemperatur des verwendeten Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches aufgeheizt. Diese Aufheizpha- se des Brenners wird im nachfolgenden als erster Betriebszustand bezeichnet .

Beim folgenden Schritt c) wird die Brennstoffzufuhr für eine zweite Zeitspanne vermindert oder geschlossen, so daß die Verbrennung in der Kammer abbricht und ausgesetzt bleibt. Wäh- rend dieser zweiten Zeitspanne sinkt die Temperatur in der Kammer schnell unter eine erste Solltemperatur. Die erste Solltemperatur ist eine Temperatur, die unter der Zündtemperatur des im nachfolgenden Verfahrensschritt verwendeten Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches liegt . Während der zweiten Zeitspanne sinkt zwar auch die Temperatur im Ofenraum, jedoch deutlich langsamer als die Temperatur in der Kammer, was dazu führt, daß mit fortschreitender erster Zeitspanne die Temperaturdifferenz zwischen Kammer und Ofenraum stetig zunimmt. Wesentlich ist in diesem Zusammen- hang, daß bei Unterschreitung der ersten Solltemperatur die Temperatur in dem Ofenraum noch über der Zündtemperatur eines bei Schritt d) zu verwendenden Brennstoff/Verbrennungsluft-

Gemisches ist. Wie dies im einzelnen erreicht wird, wird weiter unten detaillierter beschrieben.

Wenn bei dem nachfolgenden Schritt d) , der im folgenden als der zweite Betriebszustand des Brenners bezeichnet wird, die Brennstoffzufuhr wieder derart erhöht wird, daß sich in der Kammer ein zündfähiges Gemisch bildet, verbrennt dieses nicht in der Kammer, da die Temperatur der Kammer unter der ersten Solltemperatur und damit unter der Zündtemperatur des verwendeten Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches ist. Da aber die Temperatur des Ofenraumes noch über der Zündtemperatur des bei diesem Verfahrensschritt verwendeten Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches liegt, setzt eine Verbrennung des Gemisches bei Eintritt in den Ofenraum ein, und die Verbrennung bleibt bei fortdauernder Zuführung des Brenn- stoff/Verbrennungsluft-Gemisches aufrechterhalten. Das bei dem zweiten Betriebszustand des Brenners verwendete Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch kann dem beim ersten Betriebszustand verwendeten entsprechen, es ist jedoch auch möglich, daß entweder ein anderes Mischungsverhältnis von Brennstoff und Verbrennungsluft oder ein anderer Brennstoff verwendet wird. Da in diesem zweiten Betriebszustand, im Gegensatz zum ersten Betriebszustand, keine Verbrennung in der Kammer stattfindet, dient die Kammer als reine Mischkammer.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit kalter Verbren- nungsluft betrieben werden, es ist jedoch auch möglich, daß die Verbrennungsluft vor der Zuführung in die Kammer vorgewärmt wird. Dies kann man beispielsweise erreichen, indem der bei dem Verfahren verwendete Brenner als Rekuperatorbrenner ausgebildet ist, d.h. die Verbrennungsluft vor Zuführung in die Kammer mit Abgas aus dem Ofenraum vorgewärmt wird, oder die Verbrennungsluft in einem externen Rekuperator vorgewärmt wird.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber bekannten Verfahren ist es, daß das erfindungsgemäße Verfahren mit konstruktiv sehr einfach aufgebauten Brennern betrieben werden kann. Die Brennstoffzufuhr in dem ersten und dem zweiten Betriebszustand findet mit derselben Brennstoffzu-

führung statt. Da lediglich eine BrennstoffZuführung verwendet wird, muß auch nur ein mechanischer Aktor zum Vermindern bzw. Schließen und Erhöhen bzw. Öffnen der Brennstoffzufuhr verwendet werden. Die Kosten für gemäß diesem Verfahren betriebene Brenner sind demnach geringer als die Kosten für Brenner, die nach bekannten Verfahren betrieben werden.

Wie bereits weiter oben erwähnt, ist es wesentlich, daß bei Unterschreitung der ersten Solltemperatur die Temperatur in dem Ofenraum noch über der Zündtemperatur des im zweiten Betriebszustand verwendenden Brennstoff/Verbrennungsluft- Gemisches liegt.

Dies kann man beispielsweise dadurch erreichen, daß man die Kammer mit einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit umgibt, so daß die Wärmeabfuhr aus der Kammer beschleunigt ist. Gegenüber einer solchen „passiven" Wärmeabführung ist es jedoch bevorzugt, daß in der zweiten Zeitspanne die Temperatur in der Kammer aktiv unter die erste Solltemperatur abgesenkt wird, indem mit geeigneten Mitteln bzw. Vorrichtungen Wärme aus der Kammer 4 abgeführt wird. Die zweite Zeitspanne kann dadurch verkürzt werden, so daß der Brenner schneller in den zweiten Betriebszustand geschaltet werden kann, der den Dauerbetriebszustand des Brenners darstellt.

Es ist bevorzugt, daß auch während des Aufrechterhaltens der Verbrennung in dem Ofenraum bei Schritt d) die Temperatur in der Kammer unter der Zündtemperatur des Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches gehalten wird, indem mit zumindest einer geeigneten Vorrichtung Wärme aktiv aus der Kammer abgeführt wird, da der Kammer während des zweiten Betriebszustandes eine gewisse Wärmemenge aus dem Ofenraum zuge- führt wird.

Während der zweiten Zeitspanne wird die Wärme vorteilhaft- erweise aus der Kammer abgeführt, indem Wärme von der die Kammer 4 durchströmenden Verbrennungsluft oder von einem nicht zündfähigen Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch aufgenommen wird. Die Wärme wird auf diese Weise mit einem Mittel abgeführt, nämlich der Verbrennungsluft bzw. dem nicht zündfähigen Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch, das ohne eine zusätzliche

Einrichtung zur Abführung von Wärme von dem Brenner bereit gestellt wird. So entstehen keine Mehrkosten durch ein zusätzliches Bauteil und der konstruktive Aufbau des Brenners bleibt sehr einfach. Um eine noch zügigere Wärmeabführung zu ermόgli- chen, ist es denkbar, daß während der zweiten Zeitspanne die Verbrennungsluftzufuhr gegenüber dem ersten Betriebszustand erhöht wird, oder das der Verbrennungsluft eines weiteres, die Zündfähigkeit des resultierenden Gemisches nicht erhöhendes Gas zugesetzt wird. Vorteilhafterweise wird während des zweiten Betriebszustandes die Wärme aus der Kammer (4) abgeführt, indem Wärme von dem die Kammer (4) durchströmenden Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch abgeführt wird. Die Wärme wird auf diese Weise mit einem Mittel abgeführt, nämlich dem Brenn- stoff/Verbrennungsluft-Gemisch, das ohne eine zusätzliche Einrichtung zur Abführung von Wärme von dem Brenner bereit gestellt wird.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß während der zweiten Zeitspanne und/oder während des zweiten Betriebszustandes die Wärme mit zumindest einer Kühlvorrichtung abgeführt wird, die bei der Außenfläche der Kammer angeordnet ist. Vorteilhafterweise kann eine solche Kühlvorrichtung sowohl während der zweiten Zeitspanne, also bei unterbrochener Verbrennung, als auch im zweiten Betriebszustand einge- setzt werden, und zwar alternativ oder zusätzlich zu der Wärmeabführung mit der Verbrennungsluft oder dem nicht zündfähigen Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch und/oder der Wärmeabführung mit dem Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch. Bei Einsatz einer derartigen Kühlvorrichtung ist es möglich, die zweite Zeitspanne weiter zu verkürzen. Ferner kann eine derartige Kühlvorrichtung dabei unterstützen, die Temperatur in der Kammer während des zweiten Betriebszustandes unter der Zündtemperatur des verwendeten Brennstoff/Verbrennungsluft- Gemisches zu halten. Eine der Zeitspannen oder beide Zeitspannen können vorgegebene Zeitspannen sein. In diesem Zusammenhang bedeutet „vorgegebene Zeitspanne", daß die Zeitspanne nicht bei der Durch-

führung des Verfahrens festgelegt wird, sondern daß die Zeitspanne unter Berücksichtigung zumindest eines Parameters des Hochtemperaturbrenners, des Ofenraumes, des Brennstoffes oder der Verbrennungsluft vorgegeben wird. Aufgrund der Vorgabe der Zeitspanne müssen im Verfahren keine Messwerte ermittelt werden, aus denen sich die Zeitspanne ableiten läßt. Dies hat den Vorteil, daß keine kostenintensiven Messeinrichtungen in der Kammer bzw. dem Ofenraum angeordnet werden müssen. Zur Vorgabe der Zeitspanne eigenen sich Parameter wie beispielsweise der Brennwert des Brennstoffes, die Wärmekapazität oder die Temperatur der Verbrennungsluft oder die Wärmeabstrahlung der Kammer und des Ofenraums. Diese Parameter werden vor der routinemäßigen Inbetriebnahme des Brenners ermittelt, und anhand dieser ermittelten Parameter kann die erste und/oder die zweite Zeitspanne festgelegt werden. Beispielsweise kann die erste Zeitspanne unter Berücksichtigung zumindest eines Parameters so vorgegeben werden, daß nach Ablauf der ersten Zeitspanne die Temperatur in dem Ofenraum oberhalb der Zündtemperatur des im zweiten Betriebzustand zu verwendenden Brenn- stoff/Verbrennungsluft-Gemisches liegt. Die Temperaturdifferenz zwischen Soll- und Zündtemperatur kann über die erste Zeitspanne eingestellt werden. Entsprechend kann beispielsweise die zweite Zeitspanne unter Berücksichtigung zumindest eines ermittelten Parameters so vorgegeben werden, daß nach Ab- lauf dieser Zeitspanne die Temperatur in der Kammer unter der ersten Solltemperatur ist, die Temperatur in dem Ofen jedoch oberhalb der Zündtemperatur des in dem zweiten Betriebszustand zu verwendenden Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches liegt. Alternativ zu der Vorgabe der ersten Zeitspanne unter Be- rücksichtigung zumindest eines Parameters kann die Verbrennung in der Kammer 4 für die erste Zeitspanne solange aufrechterhalten werden, bis eine zweite Solltemperatur in dem Ofenraum überschritten wird, wobei die zweite Solltemperatur mittels einer in dem Ofen angeordneten Messeinrichtung ermittelt wird. Die zweite Solltemperatur kennzeichnet eine Temperatur, die über der Zündtemperatur des in dem ersten bzw. dem Betriebszustand des Brenners verwendeten Brennstoff/Verbrennungsluft-

Gasgemisches liegt. Sobald die Messeinrichtung erfasst, daß die Temperatur in dem Ofenraum die zweite Solltemperatur überschritten hat, wird Schritt c) des Verfahrens eingeleitet. Dies bietet den Vorteil, daß das Verfahren variabler geführt werden kann. Bei vorgegebener erster Zeitspanne brennt der Brenner für genau dieses Zeitintervall, und zwar unabhängig davon, wie hoch die Temperatur zu Beginn des Verfahrens im O- fenraum oder der Kammer ist. Dies führt dazu, daß bei erhöhten Ausgangstemperaturen nach der ersten Zeitspanne höhere Tempe- raturen vorliegen, als dies für das Verfahren eigentlich notwendig ist. Dies bedeuten, daß entweder die zweite Zeitspanne länger beibehalten werden muß, oder aber die Wärmeabfuhr aus der Kammer bei gleichbleibender zweiter Zeitspanne gesteigert werden muß, um einen Zustand zu erreichen, in welchem in den zweiten Betriebszustand umgeschaltet werden kann.

Welche der beiden Methoden zur Vorgabe der ersten Zeitspanne vorzuziehen ist, ist von dem jeweiligen Einzelfall beim Betrieb des Brenners abhängig. Für den Fall beispielsweise, daß der Betrieb des Brenners für einen langen Zeitraum auf- rechterhalten wird, und im Anschluß daran für einen langen

Zeitraum unterbrochen wird, bietet sich die Vorgabe unter Berücksichtigung von Parametern an.

Alternativ zu der Vorgabe der zweiten Zeitspanne anhand von zumindest einem Parameter kann es vorteilhaft sein, daß die Brennstoffzufuhr über die BrennstoffZuführung während der zweiten Zeitspanne zumindest solange vermindert bleibt, bis die erste Solltemperatur unterschritten wird, wobei die erste Solltemperatur mittels einer in der Kammer angeordneten Mess- einrichtung ermittelt wird. Die Vorgabe der zweiten Zeitspanne durch ein Überschreiten der ersten Solltemperatur bietet die oben genannten Vorteile.

Bei den Messeinrichtungen, die die Temperatur in der Kammer bzw. die Temperatur in dem Ofen erfassen, kann es sich beispielsweise um solche Messeinrichtungen handeln, die anhand eines Kontaktes mit dem zu messenden Medium die Temperatur bestimmen. Ein Beispiel einer solchen Messeinrichtung ist ein Thermoelement . Ferner kann die Temperatur mit Messeinrichtun-

gen bestimmt werden, die die Temperatur indirekt über die Wärmestrahlung messen (Pyrometer) .

Die beiden alternativen Methoden zur Vorgabe der Zeitspannen können beliebig miteinander kombiniert werden, oder es kann nur eine der beiden Methoden für beide Zeitspannen verwendet werden.

In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Verbrennungsluft beim Zuführen in die Kammer mit einer Luftleiteinrichtung derart gelenkt, daß die Verbren- nungsluft mit einem Drallimpuls aus der Luftleiteinrichtung austritt . In dem ersten und dem zweiten Betriebszustand sorgt dieser Drallimpuls der Verbrennungsluft für eine definierte Vermischung der Verbrennungsluft mit dem Brennstoff. Es ist bevorzugt, daß die Drallzahl der Verbrennungsluft beim Aus- tritt aus der Luftleiteinrichtung kleiner als 1,5 ist.

Für den Fall, daß während der zweiten Zeitspanne nicht nur die Zufuhr des Brennstoffes vermindert wird, sondern auch die Zufuhr der Verbrennungsluft vermindert wird, ist es von Vorteil, daß die Verbrennungsluftzufuhr vor dem Erhöhen der Brennstoffzufuhr erhöht wird. Eine Verminderung der Verbrennungsluftzufuhr während der zweiten Zeitspanne kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn der Ofenraum oder die Kammer empfindlich gegenüber einer zu hohen Sauerstoffkonzentration ist. Bei Verminderung der Verbrennungsluftzufuhr während der zweiten Zeitspanne kann die damit einhergehende Verminderung der Wärmeabfuhr ausgeglichen werden zum Beispiel durch Hinzufügung von Stickstoff in die Verbrennungsluft oder die Hinzuschaltung von zumindest einer, weiter oben beschriebenen, bei der Außenfläche der Kammer angeordneten Kühlvorrichtung. Aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren arbeiten bevorzugt mit einer hohen Austrittsgeschwindigkeit des Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches in den Ofenraum, um eine geringe NO x -Emission zu erzielen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt mit Austrittsgeschwindigkeiten des Brenn- Stoff/Verbrennungsluft-Gemisches in den Ofenraum von 5 - 70 m/s geführt, wobei sich überraschenderweise heraus gestellt hat, daß eine Erhöhung der Geschwindigkeit von 5 m/s auf 70

m/s keine Auswirkung auf die NO x -Emission des Brenners hat. Dies hat den Vorteil, daß eine einfachere bauliche Ausgestaltung des bei dem Verfahren verwendeten Brenners möglich ist. Zur Lösung der gestellten Aufgabe schafft die Erfindung ferner eine Brenneranordnung mit den in Patentanspruch 14 aufgezeigten Merkmalen.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Brenneranordnung ist, daß diese gemäße dem erfindungsgemäßen Verfahren zur NO x - reduzierten Verbrennung verwendet werden kann. Aus dem Stand der Technik bekannte Brenner, die mit einem Verfahren zur NO x - reduzierten Verbrennung betrieben werden, sind baulich deutlich komplizierter, was höhere Fertigungskosten sowie einen größeren Wartungsaufwand bedingt . Die einfache konstruktive Gestaltung des Brenners wird durch das oben beschriebene er- findungsgemäße Verfahren ermöglicht. Andererseits macht erst die spezielle konstruktive Ausgestaltung des Brenners dieses Verfahren möglich.

Vorteilhafterweise weist der Hochtemperaturbrenner eine Luftleiteinrichtung auf, die stromauf des zumindest einen Brennstoffauslasses ausgebildet ist. Eine derart angeordnete

Luftleiteinrichtung gewährleistet eine gute Vermischung von Verbrennungsluft und Brennstoff in dem ersten und dem zweiten Betriebszustand .

Wie bereits erwähnt, weist die BrennstoffZuführung einen Brennstoffauslaß auf. Es ist bevorzugt, daß die BrennstoffZuführung in einer Düse endet, die stromab der Luftleiteinrichtung ausgebildet ist, wobei der zumindest eine Brennstoffaus- laß in dieser Düse ausgebildet ist. Dabei ist es von Vorteil, daß die Düse eine Mehrzahl von Brennstoffauslassen aufweist, die in einem beliebigen Winkel zwischen 0 und 90° zu der Achse der Kammer ausgebildet sind. Mit einer derart ausgebildeten Düse kann die Brenneranordnung auf bei dem jeweiligen Anwendungszweck vorherrschenden Bedingungen angepaßt werden. So ist es zum Beispiel möglich, durch die Anzahl und Ausrichtung der Brennstoffauslasse die Brenneranordnung ideal auf den zu verwendenden Brennstoff einzustellen.

Es hat sich als Vorteil herausgestellt, daß zumindest eine der Brennstoffauslasse achsparallel zu der Kammer ausgebildet ist. Durch eine derartige achsparalle Ausbildung zumindest eines Brennstoffauslasses wird eine besonders gute Durchmischung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft und im zweiten Betriebszustand eine besonders günstige Strömung des Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches in den Ofenraum hinein gewährleistet. In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders günstig herausgestellt, daß die Düse eine achsparallel zur Kammer ausgebildete, sich in die Kammer erstreckende Brennstofflanze mit zumindest einem Brennstoffauslaß aufweist. Die Länge diese Lanze beträgt maximal 50% der Länge der bei der Brenneranordnung verwendeten Kammer. Die Länge der Kammer selber ist vorzugsweise größer als der einfache Durchmesser der Luftleiteinrichtung.

Aus bereits weiter oben dargelegten Gründen ist es von Vorteil, daß die Brennstofflanze eine Mehrzahl von Brennstoffauslässen aufweist, die in einem beliebigen Winkel zwischen 0 und 90° zu der Achse der Brennstofflanze ausgebildet sind, wo- bei vorzugsweise zumindest ein Brennstoffauslaß achsparallel zu der Brennstofflanze ausgebildet ist.

Die vorstehend bereits erwähnte Luftleiteinrichtung weist vorteilhafterweise eine Mehrzahl von Verbrennungsluftδffnungen auf, die mit einer Neigung zu der Achse der Luftleiteinrich- tung ausgebildet sein können, wobei es bevorzugt ist, daß der Neigungswinkel kleiner als 60°ist. Diese Neigung kann Richtungsanteile in radialer und/ oder in Umfangsrichtung aufweisen, wobei sämtliche der Öffnungen entweder die gleiche Neigung aufweisen können, oder die Neigungen der Öffnungen unter- schiedlich sein können. Indem die Winkel kleiner als 60° gewählt werden, weist die Verbrennungsluft nach Durchtritt durch die Luftleiteinrichtung eine Drallzahl von kleiner als 1,5 auf. Es ist besonders vorteilhaft, daß die Verbrennungsluft- Öffnungen einen Winkel zwischen 15° und 50° zu der Achse der Luftleiteinrichtung aufweisen.

Um besonders günstige Strδmungs- und Mischungsverhältnisse in der Kammer zu erreichen, ist es bevorzugt, daß Verbren-

nungsluftöffnungen am Umfang der Luftleiteinrichtung als Schlitze ausgebildet sind, und/oder Verbrennungsluftδffnungen im Innenbereich der Luftleiteinrichtung als vorzugsweise kreisförmige Öffnungen ausgebildet sind. In einem solchen Fall kann die Neigung der Schlitze von der Neigung der Öffnungen abweichen.

Die Luftleiteinrichtung kann beispielsweise scheibenförmig bzw. ringförmig ausgebildet sein. Die Verbrennungsluftδffnungen können gleichmäßig über die Luftleiteinrichtung verteilt sein, es ist jedoch bevorzugt, daß Verbrennungsluftδffnungen am Umfang der Luftleiteinrichtung als Schlitze ausgebildet sind, und Verbrennungsluftδffnungen im Innenbereich der Luftleiteinrichtung als vorzugsweise kreisförmige Öffnungen ausgebildet sind. Die am Umfang der Luftleiteinrichtung ausgebilde- ten Schlitze können gleichmäßig am Umfang verteilt sein, wobei sämtliche Schlitze gleich ausgebildet sind. Es ist jedoch auch möglich, daß die am Umfang der Luftleiteinrichtung ausgebildeten Schlitze variieren, und zwar beispielsweise so, daß jeder zweite Schlitz gleich ist, benachbarte Schlitze sich aber un- terscheiden. Es ist auch möglich, daß über den Umfang der

Luftleiteinrichtung Schlitze mit unterschiedlichen Winkeln zu der Achse der Luftleiteinrichtung vorgesehen sind. Ferner ist es denkbar, daß auf dem Umfang der Luftleiteinrichtung bei vorgegebenen Positionen, beispielsweise alle 90°, Schlitze an- geordnet sind, die von den übrigen an dem Umfang angeordneten Schlitzen abweichen. Die Schlitze selber können über die Höhe der Luftleiteinrichtung mit einer konstanten Tiefe in den Umfang der Luftleiteinrichtung eingebracht sein, es ist jedoch auch möglich, daß die Tiefe der Schlitze mit der Höhe in der Luftleiteinrichtung ab- oder zunimmt.

Die als vorzugsweise kreisförmige Öffnungen ausgebildeten Verbrennungsluftöffnungen im Innenbereich der Luftleiteinrichtung können, wie oben bereits ausgeführt, eine Neigung zu der Achse der Luftleiteinrichtung aufweisen. Diese Neigung kann Richtungsanteile in radialer und/ oder in Umfangsrichtung aufweisen, wobei sämtliche der Öffnungen entweder die gleiche Neigung aufweisen können, oder die Neigungen der Öffnungen un-

terschiedlich sein können. So ist es möglich, die Einleitung der Verbrennungsluft in die Kammer optimal an beispielsweise die Geometrie der Kammer oder den verwendeten Brennstoff anzupassen. Die achsparallele Ausrichtung der Öffnungen hat den Vorteil, daß eine derartige Luftleiteinrichtung einfacher zu fertigen ist.

In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, daß zumindest 70% der von den Verbrennungsluftδffnungen bereitgestellten Verbrennungsluftdurchtrittsfläche in dem Bereich der Luftleiteinrichtung angeordnet ist, dessen Durchmesser größer als das 0,7-fache des Durchmessers der Luftleiteinrichtung ist. Dies hat den Vorteil, daß in dem zweiten Betriebszustand in der Kammer ein Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch erzeugt wird, daß in dem Bereich der Kammerwandung eine geringe Kon- zentration an Brennstoff aufweist. Die Luftleiteinrichtung legt bei solcher Anordnung der Verbrennungsluftδffnungen quasi einen Schleier aus Verbrennungsluft an die Kammerwandung . Die Brennstoffkonzentration in diesem Verbrennungsluftschleier ist so gering, daß das in dem Verrennungsluftschleier vorherr- sehende Gemisch nicht zündfähig ist.

Dies ermöglicht eine vorteilhafte Führung des Verfahrens, die im folgenden beschrieben wird. Zu Beginn der zweiten Zeitspanne wird die Brennstoffzufuhr derart vermindert, daß die Verbrennung in der Kammer abbricht, d.h. es wird ein Brenn- stoff/Verbrennungsluft-Gemisch in die Kammer geführt, daß in der Kammer nicht zünden kann. Da aber zumindest die Verbrennungsluftzufuhr in dieser Phase zumindest zum Teil aufrechterhalten wird, wird von der Verbrennungsluft aus dem Innenraum der Kammer sowie von der Wandung der Kammer selber Wärme abge- führt. Dabei sinkt die Temperatur in der Kammer selber deutlich schneller als die Temperatur der Wandung der Kammer. Es wird also ein Zustand eintreten, in dem die Temperatur in der Kammer selber unter der Zündtemperatur des bei dem folgenden Verfahrenschritt, d.h. dem zweiten Betriebszustand, verwende- ten Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches liegt, die Temperatur der Wandung der Kammer jedoch über dieser Zündtemperatur liegt. Bei der oben dargelegten Ausgestaltung der Luftleitein-

richtung kann bereits zu diesem Zeitpunkt die Brennstoffzufuhr erhöht werden, da die Luftleiteinrichtung die Verbrennungsluft derart leitet, daß an der Kaminerwandung der oben beschriebene Verbrennungsluftschleier vorbei geführt wird, der aufgrund der geringen Konzentration des Brennstoffes in dem Schleier an der Wandung der Kammer nicht zünden kann. In der Kammer liegt also ein Konzentrationsgefälle in Bezug auf den Brennstoff vor, und zwar derart, daß die Konzentration zum Innenraum der Kammer stark zunimmt und in dem Innenraum der Kammer so hoch ist, daß ein zύndfähiges Gemisch vorliegt. Da aber die Temperatur in dem Inneren der Kammer bereits unter der Zündtemperatur ist, zündet das Gemisch nicht in der Kammer, und aus oben genannten Gründen auch nicht an der Kammerwandung, deren Temperatur zu diesem Zeitpunkt noch über der Zündtemperatur liegt. Tritt das Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch jedoch in den Ofenraum ein, so setzt die Verbrennung des Gemisches ein, da die Temperatur in dem Ofenraum über der Zündtemperatur des Gemisches liegt. Die zweite Zeitspanne kann bei der oben genannten Ausgestaltung der Luftleiteinrichtung demnach in zwei Abschnitte unterteilt werden, wobei lediglich in dem ersten Abschnitt, in dem kein zündfähiges Gemisch die Kammer durchströmt, keine Verbrennung in dem Ofenraum stattfindet. Vorteilhafterweise kann bei einer derartigen Verfahrensführung also nach einer kürzeren Zeitspanne die Verbrennung in dem Ofenraum wieder eingeleitet werden, so daß der Brenner schneller in seinen routinemäßigen Betrieb überführt werden kann.

Alternativ zu der oben genannten Ausbildung der Luftleiteinrichtung kann es vorteilhaft sein, daß die Luftleiteinrichtung als ein Zylinder ausgebildet ist, in dem die Brennstoff- Zuführung mündet, und der eine Mehrzahl von Verbrennungsluft- einlässen aufweist . In Abhängigkeit von dem verwendeten Brennstoff oder dem gewünschten Brennverhalten der Brenneranordnung kann eine derartige Ausgestaltung der Luftleiteinrichtung für eine optimale Verbrennung bzw. Vermischung vorteilhaft sein. Um in dem zweiten Betriebszustand eine besonders günstige Einströmung des Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches in den Ofenraum zu erreichen, ist es vorteilhaft, daß die Mündung der

Kammer in den Ofenraum als eine rotationssymmetrische Öffnung ausgebildet ist . In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, daß der Querschnitt der Öffnung kleiner als der Querschnitt der Kammer, insbesondere kleiner als das 0,8-fache des Querschnitts der Kammer, ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert , wobei :

Figur 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausfüh- rungsform eines Brenners der erfindungsgemäßen Brenneranordnung zeigt;

Figur 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Brenners der erfindungsgemäßen Brenneranordnung zeigt; Figur 3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispieles eines Brenners der erfindungsgemäßen Brenneranordnung zeigt ;

Figur 4a und 4b eine schematische Darstellung der Luft- leiteinrichtung eines Brenners der erfindungsgemäßen Brenner- anordnung .

Im nachfolgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele des Brenners der erfindungsgemäßen Brenneranordnung sowie die Luftleiteinrichtung des Brenners beschrieben. Figur 1 zeigt ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Brenners der erfindungsgemäßen Brenneranordnung. Die Brenneranordnung umfaßt einen Hochtemperaturbrenner sowie eine (nicht gezeigte) mit dem Brenner gekoppelte Steuereinrichtung. Der Brenner weist ein Gehäuse 1 auf, in welches eine Brenn- stoffleitung 3a sowie eine Verbrennungsluftleitung 2a mündet. Die Brennstoffleitung 3a geht in dem Gehäuse 1 in eine BrennstoffZuführung 3 über, und die Verbrennungsluftleitung 2a geht in eine Verbrennungsluftzuführung 2 über. An das Gehäuse 1 schließt sich eine Kammer 4 aus einem hochhitzebeständigen Ma- terial an, in welcher die BrennstoffZuführung 3 sowie die

Verbrennungsluftführung 2 münden. Bevorzugt sind Kammern aus keramische Materialien, SiC oder Metalllegierungen.

Die Kammer 4 mündet über einen Auslaß 5 in einem Ofenraum 6 oder einem (nicht gezeigten) in dem Ofenraum 6 angeordneten Strahlrohr eines Industriebrenners. Der Auslaß 5 ist durch eine Einschnürung der Kammer 4 in der Nähe der Mündung der Kam- mer 4 in den Ofenraum 6 gebildet, und ist vorzugsweise zu der Achse der Kammer 4 rotationssymmetrisch. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt der Querschnitt der Kammer bis zu der Einschnürung bei dem Auslaß 5 geringfügig ab. Der Querschnitt der Kammer kann jedoch auch über deren ge- samte Länge bis zu der Einschnürung konstant sein. Ferner ist es denkbar, daß die Kammer vollständig konisch ausgebildet ist und sich der Auslaß 5 ohne eine Einschnürung direkt an die Kammer 5 anschließt. Für den Fall, daß der Querschnitt der Kammer zur Mündung hin abnimmt, ist der Querschnitt um das 0,8-fache geringer als der größte Querschnitt der Kammer 4.

Die BrennstoffZuführung 3 endet bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel in einer Düse 8 mit einer Mehrzahl von Brennstoffaustrittsöffnungen 9. Die Düse 8 ist topf- förmig ausgebildet, wobei der Querschnitt der Düse 8 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel größer als der Querschnitt der BrennstoffZuführung 3 ist. Die Brennstoffaustrittsöffnungen 9 sind über sämtliche der Kammer zugewandte Flächen der Düse 8 verteilt, so daß Brennstoff axial, radial und unter einem Winkel α aus der Düse 8 in die Kammer 4 austritt. Stromauf der Düse 8 ist eine Luftleiteinrichtung 10 angeordnet, die in Figur 1 scheibenförmig bzw. ringförmig ausgebildet ist und die BrennstoffZuführung 3 koaxial umgibt. Die Luftleiteinrichtung 10 weist eine Mehrzahl von Verbrennungs- luftδffnungen 11 auf, die unter einem definierten Winkel zur Achse der Luftleiteinrichtung ausgebildet sind.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 4a und 4b wird im folgenden die Luftleiteinrichtung 10 genauer beschrieben. Die Figuren 4a und 4b zeigen eine Ausführungsform der Luftleiteinrichtung 10 mit einer auf diese aufgesetzten Düse 8 mit Brennstof- fauslassen 9. Die Verbrennungsluftδffnungen 11 werden zum einen gebildet durch am Umfang der Luftleiteinrichtungen 10 ausgebildete Schlitze IIb sowie durch im Innenbereich der Luft-

.Leiteinrichtung angeordnete kreisförmige Öffnungen IIa. Sowohl die Öffnungen IIa als auch die Schlitze IIb sind unter einem definierten Winkel zur Achse der Luftleiteinrichtung 10 ausgebildet. Bei der dargestellten Ausführungsform der Luftleitein- richtung 10 sind die Schlitze IIb und die Öffnungen IIa regelmäßig auf der Luftleiteinrichtung 10 verteilt. Die Luftleiteinrichtung 10 weist ferner eine Bohrung 14 auf, durch welche eine Zündeinrichtung 12 geführt ist, die in der Nähe der Düse 8 endet. Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Brenners der erfindungsgemäßen Brenneranordnung. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Düse 8 eine Brennstofflanze 13 auf, die sich achsparallel zu der Achse der Düse 8 in die Kammer 4 erstreckt. An deren Ende weist die Brennstofflanze 13 eine Mehrzahl von Brennstoffauslassen 9a auf, durch welche Brennstoff in die Kammer 4 gelangt. Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Brennstofflanze 13 an deren Ende radiale Brennstoffauslässe 9a sowie einen achsparallel zu der Achse der Brennstofflanze ausgebildeten Brennstoffauslaß auf. Die Düse 8 weist eine Mehrzahl von Brennstoffauslassen 9 auf, durch welche Brennstoff radial in die Kammer 4 gelangt.

Es wird Bezug genommen auf Figur 3. In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Brenners der erfindungsgemäßen Brenneranordnung gezeigt . Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Luftleiteinrichtung 10 nicht scheibenförmig, sondern topfförmig mit einer scheibenförmigen Platte 10a und einem Zylinder 10b ausgebildet. Die Scheibe 10a weist (nicht dargestellte) Verbrennungsluftdurchtrittsöffnungen auf, durch welche Verbrennungsluft von der VerbrennungsluftZuführung 2 in die Kammer 4 gelangt. Der Zylinder 10b ist von einem Ringspalt umgeben, durch welchen Verbrennungsluft in die Kammer tritt. Die an der Außenfläche des Zylinders 10b durch den Ringspalt geführte Verbrennungsluft tritt durch Verbrennungslufteinlässe 14 in den Zylinder 10b ein und vermischt sich in diesem mit Brennstoff, der durch den Brennstoffauslaß 9b in die Kammer eintritt. Zwar ist in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 lediglich ein Brennstoffauslaß 9b gezeigt, jedoch kann die

BrennstoffZuführung 3 in einer Mehrzahl von Brennstoffauslassen 9b in der Kammer 4 münden. Es ist ferner möglich, daß auch bei der Ausgestaltung der Luftleiteinrichtung gemäß Figur 3 die BrennstoffZuführung 3 in einer der Düse 8 entsprechenden Düse endet .

Der in den Figuren 1 - 3 beschriebene Brenner kann ohne großen baulichen Mehraufwand auch als Rekuperatorbrenner ausgeführt sein und als solcher betrieben werden. Die dazu erforderlichen baulichen Maßnahmen sind dem Fachmann bekannt und werden daher in dieser Anmeldung nicht näher erläutert.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Bei der nachfolgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, daß der Brenner aus einem kalten Zustand angefahren wird, das heißt daß sowohl die Kammer 4 als auch der Ofenraum 6 Umgebungstemperatur aufweisen. Zum Anfahren aus diesem kalten Zustand werden die Brennstoffzufuhr und die Verbrennungsluftzufuhr soweit geöffnet, daß sich in der Kammer 4 ein zündfähiges Gemisch ausbildet. Dieses Gemisch wird mit Hilfe der Zündein- richtung 12 gezündet, und die Verbrennung in der Kammer 4 wird für eine erste Zeitspanne tl aufrechterhalten, wobei die Zündeinrichtung 12 in dieser Zeitspanne 12 aktiviert bleiben kann. Während der ersten Zeitspanne tl wird die Temperatur in dem Ofenraum mit einer (in den Figuren nicht gezeigten) Messein- richtung erfasst . Sobald die Temperatur in dem Ofenraum die zweite Solltemperatur überschreitet, wird der nächste Verfahrenschritt eingeleitet. Zu diesem Zeitpunkt liegt sowohl die Temperatur in der Kammer 4 als auch die Temperatur in dem O- fenraum 6 über der der Zündtemperatur des Brenn- stoff/Verbrennungsluft-Gemisches, das in dem zweiten Betriebszustand des Brenners verwendet wird.

Zur Einleitung des nächsten Verfahrenschritts wird die Brennstoffzufuhr über die BrennstoffZuführung 3 für eine zweite Zeitspanne t2 unterbrochen, und die Zündeinrichtung 12 wird deaktiviert. Aufgrund dieser Unterbrechung der Brennstoffzufuhr bricht die Verbrennung in der Kammer 4 ab und bleibt für die zweite Zeitspanne t2 ausgesetzt. Bei anderen Ausführungen

des Verfahrens ist es selbstverständlich möglich, daß die Brennstoffzufuhr lediglich so weit vermindert wird, daß ein nicht zύndfähiges Gemisch in der Kammer vorliegt.

Während der zweiten Zeitspanne t2 wird weiterhin Verbren- nungsluft der Kammer 4 zugeführt, die die Kammer 4 durchströmt und Wärme aus der Kammer 4 in den Ofenraum 6 abführt . Aufgrund der Wärmeabführung aus der Kammer 4 sinkt die Temperatur in der Kammer 4 schnell unter die erste Solltemperatur ab. Die Zeitspanne t2 ist von Parametern der Brenneranordnung sowie der Verbrennungsluft vorgegeben. Mit anderen Worten wird die Temperatur in der Kammer 4 und dem Ofen 6 während der Zeitspanne t2 nicht ständig ermittelt, die Zeitspanne t2 ist vielmehr vor Inbetriebnahme des Brenners ermittelt worden und der Steuereinrichtung vorgegeben. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist die Brennstoffzufuhr während der Zeitspanne t2 vollständig unterbrochen. Somit strömt während dieser Zeitspanne kein Brennstoff bzw. kein zündfähiges Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch in den Ofenraum 6, der ständig über der Zündtemperatur eines bei dem nachfolgenden Verfahrenschritt zu verwendenden Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches liegt, ein. Somit findet während dieser Zeitspanne in dem O- fenraum 6 keine Verbrennung statt, so daß auch die Temperatur in dem Ofenraum während der Zeitspanne t2 sinkt. Da jedoch die Wärmekapazität des Ofenraums 6 deutlich über der Wärmekapazität der Kammer 4 liegt, sinkt die Temperatur in dem Ofenraum 6 im Vergleich zu der Temperatur in der Kammer 4 deutlich langsamer ab. Dies bedingt mit zunehmender Zeitspanne t2 eine größer werdende Temperaturdifferenz zwischen der Kammer 4 und dem Ofenraum 6. Nach Ablauf der von der Steuereinrichtung vorgegebenen Zeitspanne t2 liegt die Temperatur in der Kammer 4 unter der Zündtemperatur des in dem nachfolgenden Verfahrenschrittes verwendeten Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches, die Temperatur in dem Ofenraum 6 jedoch liegt noch deutlich über der Zündtemperatur des Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisches. Wenn also die Brenneranordnung in den zweiten Betriebszustand geschaltet wird, indem die Brennstoffzufuhr geöffnet wird und

ein zündfähiges Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch in der Kammer 4 entsteht, zündet dieses nicht in der Kammer 4, da die Temperatur der Kammer 4 unter der Zύndtemperatur des Gemisches liegt. Sobald jedoch dieses Gemisch in den Ofenraum 6 ein- tritt, setzt eine Verbrennung ein, da die Temperatur des Ofenraumes über der Zündtemperatur des Gemisches liegt . Solange die Brennstoffzufuhr erhalten bleibt, bleibt diese Verbrennung in dem Ofenraum 6 erhalten. Es findet auch bei Aufrechterhaltung der Verbrennung in dem Ofenraum 6 keine Verbrennung in der Kammer 4 statt, da die Temperatur der Kammer 4 während des zweiten Betriebszustandes durch das diese durchströmende Brennstoff/Verbrennungsluft-Gemisch unter der Zündtemperatur dieses Gemisches gehalten wird, indem mit diesem Gemisch Wärme aus der Kammer 4 abgeführt wird, die dieser in geringen Maße während des zweiten Betriebszustandes der Brenneranordnung aus dem Ofenraum 6 zugeführt wird. Die Zündeinrichtung 12 ist während des zweiten Betriebszustandes ständig deaktiviert.

Im Rahmen der Erfindung sind Abwandlungsmδglichkeiten für die Brenneranordnung und das Verfahren zum Betreiben dieser Brenneranordnung gegeben. So kann der Brenner beispielsweise eine Flammenüberwachnungseinrichtung aufweisen, die während der ersten Zeitspanne die Flammstabilität in der Kammer ermittelt . Bei einer solchen Flammenüberwachnungseinrichtung kann es sich zum Beispiel um eine Ionisationselektrode oder eine UV-Sonde handeln. Für den Fall, daß die Temperatur in der Kammer während der ersten Zeitspanne mit einer Messeinrichtung erfasst wird, kann diese Messeinrichtung gleichzeitig als Flammenüberwachnungseinrichtung dienen .