DE3614100C2

DE3614100C2 -

Info

Publication number: DE3614100C2
Application number: DE3614100A
Authority: DE
Inventors: Shuzo Fukuda; Masahiro Yokohama Kanagawa Jp Abe; Shiro Fukuyama Hiroshima Jp Fukunaka; Michio Kawasaki Kanagawa Jp Nakayama; Koichiro Tama Tokio/Tokyo Jp Arima; Shunichi Sugiyama; Koji Yokohama Kanagawa Jp Matsui
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1985-04-26
Filing date: 1986-04-25
Publication date: 1992-06-25
Also published as: CN86102828A; US4971553A; GB2175684B; AU5657786A; FR2581163A1; ATA113886A; US4969815A; US4971552A; AT400261B; BR8601899A; US4971551A; CN1009948B; CA1295229C; GB2175684A; DE3614100A1; FR2581163B1; US4993939A; US5000679A; GB8609874D0; AU597883B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner, der insbesondere Stahlmaterialien reduzierend direkt abflammt.

Derartige Brenner sind in den Heizbereichen von im Dauer betrieb arbeitenden Glühöfen, Feuerverzinkungsanlagen oder Aluminiumschmelztauchüberzugsanlagen und anderen Anlagen vorgesehen, damit die Erhitzung ohne eine Oxidation erfol gen kann.

Es ist notwendig, Stahl im Heizbereich direkt abzuflammen, ohne eine Oxidation hervorzurufen.

Die herkömmlichen bekannten Brenner dieser Art sind Hoch geschwindigkeitsstrahlbrenner, die ihre Flamme auf das Stahlband auftreffen lassen und dieses über eine Wärmelei tung erwärmen,sowie Strahlungsbrenner, die die Innenfläche der Ziegelwandverkleidung des Brenners auf eine hohe Tempe ratur erwärmen, um das Stahlband über die Wärmestrahlung zu erwärmen.

Hochgeschwindigkeitsstrahlbrenner verbrennen ein Gasgemisch in einer Verbrennungskammer und stoßen einen Verbrennungs gasstrahl mit hoher Geschwindigkeit von einer Drosseldüse aus. Für derartige Brenner ist es kennzeichnend, daß sie einen Strömungsfluß mit hoher Temperatur in einem Bereich mit relativ niedriger Temperatur des Heizmaterials erzeugen.

Da jedoch die Flamme während der Verbrennungsreaktion direkt auf das Metallband auftrifft, wird unvermeidlich eine leichte Oxidation aufgrund des darin vorhandenen O₂, OH und anderer Stoffe hervorgerufen.

Der Strahlungsbrenner verbrennt schnell ein Gemisch aus Luft und dem Brennstoffgas, das vorher in einem halbkugelförmigen Becher der Brennerverkleidung gemischt wurde, um für eine schnelle Verbrennungsreaktion zu sorgen und dadurch die Temperatur der Innenfläche der Brennerverkleidung zu erhö hen und das Metallband über die Strahlungswärme von die ser Innenfläche zu erhitzen. Für einen derartigen Brenner ist es kennzeichnend, daß er einen Strömungsfluß mit hoher Temperatur im Bereich der hohen Temperatur des Heizmaterials erzeugt. Wenn das Brennstoffgas mit einem Luftverhältnis von nicht mehr als 1,0 verbrannt wird, ist es möglich, reduzie rende, nicht verbrannte Bestandteile, wie beispielsweise CO, H₂ und andere, in das Verbrennungsgas einzuführen, wobei dann, wenn dieses Verbrennungsgas mit dem Metallband Berührung kommt, eine Erwärmung bewirkt werden kann, die keine Oxidation, sondern eine Reduktion bewirkt.

Der Strahlungsbrenner eignet sich somit zum Erhitzen, ohne eine Oxidation hervorzurufen, da er jedoch die Brennstoff bestandteile vormischt, und es gefährlich ist, eine auf ei ne hohe Temperatur vorerhitzte Luft mit dem Verbrennungsgas vorher zu mischen, kann die Verbrennungsluft nicht vorer hitzt werden. Die anfallende Wärme des Abgases durch ein Vorerhitzen der Luft kann daher nicht gewonnen werden, so daß eine unabhängige Einrichtung vorgesehen sein sollte, um die anfallende Wärme des Abgases zu gewinnenund Energie zu sparen. Es ist zweckmäßig, Luft zur Erhöhung der Flammen temperatur vorher zu erhitzen, und es ist für die Reduktion durch CO und H₂ wirkungsvoll, die Flammentemperatur zu er höhen. Dementsprechend ist es im Hinblick auf eine Erhit zung ohne Oxidation bevorzugt, die Luft vorher zu erhitzen. Darüber hinaus würde die Anordnung einer Vormischeinrich tung oder einer Rückflammenprüfeinrichtung zu hohen Kosten der Anlage führen.

Bei einem derartigen Brenner, bei dem die Verbrennungsluft nicht vorerhitzt werden kann, ist das Erhitzen ohne Oxida tion auf eine Temperatur von 750°C begrenzt, so daß dann, wenn ein Erhitzen auf höhere Temperaturen benötigt wird, dieser Brenner nicht anwendbar ist.

Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, ist in der JP-OS 58-1 07 425 und der JP-Anmeldung 60-26 212 ein Brenner vorge schlagen worden, der mit einer Vielzahl von Verbrennungs offenen Ende und mit Brennstoffgas-Ausstoßöffnungen in der Mitte der Brennerverkleidung versehen ist, wobei die Ver brennungsluft-Ausstoßöffnungen so ausgebildet sind, daß ihre Ausstoßrichtung unter einem Winkel von nicht mehr als 60° bezüglich einer Tangente an den Innenumfang der Brennerwand verkleidung verläuft. Ein derartiger Brenner muß das Ver brennungsgas und die Luft nicht vorher mischen und kann das Metallband wirksam erhitzen. Leider tritt bei diesem Brenner die Schwierigkeit auf, daß der Bereich der Flamme instabil und schmal ist, in dem das Metallband ohne Oxidation erhitzt wird, was bei der Verwendung auf einer Produktionsstraße unpraktisch ist.

In Hinblick darauf soll durch die Erfindung ein derartiger Brenner geschaffen werden, der frei von den Mängeln be kannter Brenner ist. Durch die Erfindung wird somit ein Brenner geschaffen, der Stahlmaterialien reduzierend und ohne eine Oxidation zu bewirken, direkt abflämmt.

Durch die Erfindung soll weiterhin ein direkt abflämmender und reduzierender Brenner geschaffen werden, der vorerhitzte Luft verwenden kann.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung be sonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in einer graphischen Darstellung ein Beispiel der Messung eines Ungleichge wichtsbereiches der Luft und des Brenn stoffes bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brenners,

Fig. 2 in einer graphischen Darstellung die Reduktionserhitzungscharakteristik des Ausführungsbeispiels des erfindungsge mäßen Brenners,

Fig. 3 in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen dem Abstand vom Brennerausgang, der Gastemperatur, der O₂-Konzentration und der Ionen stärke, wenn der Abstand N in axialer Richtung des Brenners zwischen der Brennstoffgasausstoßöffnung und der Luftausstoßöffnung -0,25 D beträgt, wo bei D der Innendurchmesser des Brenners ist,

Fig. 4 in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen dem Abstand N in axialer Richtung des Brenners von der Brennstoffgasausstoßöffnung zur Luft ausstoßöffnung und der Strecke L_O in axialer Richtung des Brenners, über die freies O₂ vorhanden ist,

Fig. 5 in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen dem Abstand vom Brennerauslaß L, der Gastemperatur, der O₂-Konzentration und der Ionenstärke, wenn der Abstand N +0,1D beträgt,

Fig. 6 in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen dem Abstand N von der Brennstoffgas-Ausstoßöffnung zur Luft ausstoßöffnung und der Temperatur Tb der Rückwand der Brennerwandverkleidung,

Fig. 7 in einer graphischen Darstellung die Be ziehung zwischen dem Abstand L von der Luftausstoßöffnung zum Brennerausgang und dem Abstand L_R bis zum Ende des Un gleichgewichtsbereiches der Luft und des Brennstoffes,

Fig. 8 eine Vertikalschnittansicht eines Aus führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brenners,

Fig. 9 eine Querschnittsansicht längs der Li nie IX-IX in Fig. 8,

Fig. 10 eine Vertikalschnittansicht eines weite ren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 11 eine Querschnittsansicht längs der Linie XI-XI in Fig. 10 Fig. 12 und 13 in graphischen Darstellungen die Reduk tionserhitzungscharakteristik des in den Fig. 10 und 11 dargestellten Brenners. wobei Fig. 12 in einer graphischen Dar stellung die Beziehung zwischen dem Win kel R2 zwischen der Luftausstoßrichtung und der Flammenlänge und Fig. 13 in einer graphi schen Darstellung die Verteilung der Temperatur in Durchmesserrichtung des Brenners sowie ein weiteres Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung zeigen,

Fig. 14 und 15 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Fig. 14 eine Vertikal schnittansicht und Fig. 15 eine Quer schnittsansicht längs der Linie XV-XV in Fig. 14 zeigen,

Fig. 16 den Zirkulationsbereich der Luft und des Brennstoffes, der im Brenner von Fig. 14 und 15 zu bilden ist,

Fig. 17 in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen dem Erweiterungs winkel oder Konuswinkel α und dem Wert X/L (Endpunkt P des Zirkulations bereiches) in Fig. 16,

Fig. 18 eine Vertikalschnittansicht eines wei teren Ausführungsbeispiels der Erfin dung,

Fig. 19 eine Vertikalschnittansicht eines wei teren Beispiels einer Brennstoffgasdü se bei einem weiteren Ausführungs beispiel der Erfindung,

Fig. 20 und 21 weitere Beispiele der Gasdüse gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfin dung, wobei Fig. 20 eine Vertikalschnitt ansicht und Fig. 21 eine Vorderansicht zeigen,

Fig. 22 und 23 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Fig. 22 eine Vertikal schnittansicht zeigt, während Fig. 23 eine Querschnittsansicht längs der Li nie XXIII-XXIII in Fig. 22 zeigt,

Fig. 24a und b die Ausstoßrichtungen der Verbrennungs luft und des Brennstoffgases bei weite ren Ausführungsbeispielen der Erfindung und bei dem in den Fig. 22 und 23 dar gestellten Ausführungsbeispiel.

Fig. 25 in einer graphischen Darstellung die Temperaturverteilung in Richtung des Brennerdurchmessers sowie ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 26 und 27 noch ein Ausführungsbeispiel der Er findung, wobei Fig. 26 eine Vertikal schnittansicht zeigt, während Fig. 27 eine Querschnittsansicht längs der Li nie XXVII-XXVII in Fig. 26 zeigt,

Fig. 28 und 29 noch ein Ausführungsbeispiel der Er findung, wobei Fig. 28 eine Vertikal schnittansicht zeigt, während Fig. 29 eine Querschnittsansicht längs der Li nie XXIX-XXIX in Fig. 28 zeigt,

Fig. 30 und 31 noch ein Ausführungsbeispiel der Er findung, wobei Fig. 30 eine Vertikal schnittansicht zeigt, während Fig. 31 eine Querschnittsansicht längs der Li nie XXXI-XXXI in Fig. 30 zeigt,

Fig. 32 eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 33 eine Vertikalschnittansicht eines wei teren Ausführungsbeispiels der Erfin dung,

Fig. 34 eine Vertikalschnittansicht eines wei teren Ausführungsbeispiels der Erfin dung,

Fig. 35 eine Vertikalschnittansicht eines wei teren Ausführungsbeispiels der Erfin dung, und

Fig. 36 in einer graphischen Darstellung einen Vergleich zwischen der Erhitzungscharak teristik des Brenners von Fig. 35 und eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Der erfindungsgemäße Brenner ist mit einer Vielzahl von Luft auslässen in einem Raum in Umfangsrichtung der Innenwand ei ner rohrförmigen Brennerwandverkleidung mit offenem Endab schnitt und mit Brennstoffgasauslässen in der Mitte der Brennerwandverkleidung versehen, wobei die Verbrennungsluft auslässe und die Brennstoffgasauslässe so ausgebildet sind, daß

a) die Luftausstoßrichtung unter einem Winkel von nicht mehr als 60° bezüglich einer Tangente an den Innenumfang der Brennerwandverkleidung verläuft,
b) der Abstand N in axialer Richtung des Brenners zwischen dem Verbrennungsluftauslaß und dem Brennstoffgasauslaß zwischen -0,1D bis +0,4D liegt, wobei D der Innendurch messers des Brenners ist, wobei dann, wenn sich der Brennstoffgasauslaß weiter auf der Seite des Ausgangs der Brennerwandverkleidung als der Verbrennungsluftaus laß befindet, der Wert negativ ist, während im umgekehr ten Fall der Wert positiv ist, und
c) der Abstand L vom Verbrennungsluftauslaß zum Ausgang der Brennerwandverkleidung zwischen 0,6D und 3D liegt, wo bei D wiederum der Innendurchmesser des Brenners ist.

Der in dieser Weise ausgebildete Brenner bildet einen Un gleichgewichtsbereich der Luft und des Brennstoffes in einer bestimmten Umgebung in der Flamme dadurch, daß das Luftver hältnis auf nicht mehr als 1,0 gesteuert wird. D.h., daß der Brenner für eine schnelle Verbrennung dadurch sorgen kann, daß er die Luftströmung vom Luftauslaß und die Brennstoff gasströmung von der Mitte des Brenners verwirbelt und einen Bereich, der keinen nicht reagierenden freien Sauerstoff enthält, d. h. einen Ungleichgewichtsbereich der Luft und des Kraftstoffes bildet, der stabil und breit ist, da die Flam me viele Produkte der Zwischenverbrennung (Zwischenionen, Radikale und andere), über einen bestimmten Bereich außer halb des Brennerausganges enthält.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel des Ungleichgewichtsbereiches der Luft und des Brennstoffes in der durch den Brenner zu bilden den Flamme, gemessen mit einer Ionensonde, wobei ein hoher Wert des elektrischen Stromes bedeutet, daß die Ionenstärke groß ist und der Bereich viele Produkte der Zwischenverbren nung enthält. Daraus ergibt sich, daß der Ungleichgewichts bereich über ein bestimmtes Gebiet außerhalb des Brenner ausgangs gebildet ist, und daß außerhalb dieses Gebietes ein Halbgleichgewichtsbereich gebildet wird, der CO₂, H₂O, N₂ und andere Stoffe enthält.

Fig. 2 zeigt die Reduktionserhitzungscharakteristik des Bren ners, d. h. die Grenztemperaturen, bei denen ein Stahlmate rial ohne Oxidation oder bei gleichzeitiger Reduktion er hitzt werden kann (Grenztemperatur für dünne Bleche aus üb lichem Stahl). Der Brenner kann das Stahlband auf bis zu 900°C im Bereich zwischen 0,85 und 0,95 des Luftverhältnis ses erhitzen, ohne eine Oxidation zu bewirken.

Im folgenden werden die Gründe für die Beschränkung auf die obenerwähnten Bedingungen a) bis c) beschrieben.

Zu a)

Der Winkel bezüglich der Tangente an den Innenumfang der Brennerwandverkleidung in Luftausstoßrichtung dient dazu, einen Wirbelstrom in der Verbrennungsluft innerhalb der Brennerwand verkleidung hervorzurufen. Durch diesen Wirbelstrom wird ein Unterdruckbereich im Inneren des Brenners gebil det, wobei durch diesen Unterdruck das Gas rezirkuliert und die Verbrennung beschleunigt wird, so daß ein geeigneter Un gleichgewichtsbereich gebildet werden kann. Der Luftausstoßwinkel liegt maximal bei 60°, vorzugsweise bei 20-40°, um dadurch eine stabile Verwirbelung der Luftströmung zu ermöglichen.

Zu b)

Was den Abstand N in axialer Richtung des Brenners zwischen dem Verbrennungsluftauslaß und dem Brennstoffgasauslaß anbe trifft, wenn dieser negativ ist, so ist die Gastemperatur hoch und sind die Produkte der Zwischenverbrennung weit ver teilt, während jedoch freies O₂, d. h. nicht reagiertes O₂, in axialer Richtung des Brenners verteilt ist. Es ist not wendig, die Strecke,über die freies O₂ in axialer Richtung vorliegt, so klein wie möglich zu halten um einen angemessenen Ungleichsgewichtsbereich zu bilden der Ziel der Erfindung ist und den Wert von N daher auf -0,1D zu begrenzen.

Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen dem Abstand in axialer Richtung vom Brennerausgang, der gastemperatur innerhalb der Bren nerwandverkleidung, der O₂-Konzentration und der Ionenstär ke, wenn der Abstand N in axialer Richtung des Brenners zwischen dem Luftauslaß und dem Gasauslaß bei -0,25D liegt. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Strecke L_O in axialer Richtung des Brenners, über die freies O₂ existiert, groß ist, wenn N auf der negativen Seite liegt.

Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen dem Abstand N in axialer Richtung des Brenners vom Luftauslaß zum Gasauslaß und der Strecke L_O in axialer Richtung des Brenners, über die freies O₂ existiert, wobei aus Fig. 4 ersichtlich ist, daß dann, wenn N größer als -0,1D zur negativen Seite ist, die Strecke L_O schnell zunimmt, so daß der Grenzwert auf der negativen Seite bei -0,1D liegt. Fig. 5 zeigt bei einem Wert von N gleich +0,1D die Beziehung des Abstandes in axialer Richtung vom Brennerausgang der O₂-Konzentration, der Ionenstärke und der Gastemperatur.

Wenn der Abstand N auf der positiven Seite liegt, entste hen keine Schwierigkeiten bezüglich der O₂-Konzentration und wird ein angemessener Ungleichsgewichtsbereich an dem Teil gebildet, an dem der Abstand vom Brennerausgang nicht mehr als 0,5D beträgt, wie es in Fig. 4 und 5 darge stellt ist.

Wenn der Abstand N auf der positiven Seite liegt, wird ein angemessener Ungleichgewichtsbereich gebildet, wenn dieser Abstand N jedoch +0,4D übersteigt, werden die Luft und der Brennstoff nicht vollständig gemischt. Der erfindungsgemäße Brenner beschleunigt die Mischung von beiden Bestandteilen dadurch, daß das Brennstoffgas von der Mitte des Brenners in den schnellwirbelnden Luftstrom ausgestoßen wird, wobei dann, wenn der Abstand N außerordentlich groß ist, die Beschleuni gugnswirkung des Gemisches nicht in vollem Umfang erzielt werden kann, so daß der Ungleichgewichtsbereich nicht stabil gebildet werden kann. Der obere Grenzwert des Abstandes D liegt daher bei +0,4D.

Aus den oben angegebenen Gründen liegt somit der axiale Ab stand N in der Mitte des Brenners zwischen dem Brennstoff gasauslaß und dem Luftauslaß im Bereich von -0,1D bis +0,4D.

Wenn der Abstand N größer wird, wird weiterhin die Temperatur der Innenwand der Brennerverkleidung höher. Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen dem Abstand N und der Temperatur Tb der Innenwand der Brennerverkleidung. Wenn der Abstand N +0,25D beträgt, liegt die Temperatur Tb bei 1400°C, wobei übliche wärmebeständige Materialien im Bereich um diese Temperatur herum verwandt werden können. Wenn der Abstand N +0,4D beträgt, steigt die Temperatur der Innenwand auf mehr als 1800°, wobei in diesem Fall hochhitzebeständiges Material als Material für die Brennerinnenwandverkleidung benutzt werden muß.

Zu (c)

Der Abstand L vom Luftauslaß zum Brennerwandverkleidungsaus gang steht in einer engen Beziehung zum Umfang des Ungleich gewichtsbereiches der Luft und des Brennstoffes. Wenn der der Abstand L 3 D übersteigt, wird ein Ungleichgewichts bereich nur direkt hinter dem Brennerausgang gebildet, und wenn L kleiner als 6 D ist, wird die Flamme direkt hinter dem Brennerausgang blumenblätterartig, so daß der Ungleich gewichtsbereich nicht in angemessener Weise in der Mittel linie des Brenners gebildet wird. Der Abstand L ist daher auf den Bereich von 0,6 D bis 3,0 D festgelegt.

Wenn eine dünne Stahlplatte fortlaufend erhitzt wird und der Abstand zwischen dem Brennerausgang und der Stahlplatte eine bestimmte Strecke von gewöhnlich mehr als etwa 100 mm nicht übersteigt, würde die Stahlplatte mit dem Brenner in Berührung kommen, während sie über die Straße läuft. Es ist daher bevorzugt, den Ungleichgewichtsbereich in der Flamme in einem Umfang zu bilden, der so groß wie möglich ist und den Weg des Metallbandes einschließt, der vom Brennerausgang bis zu einer bestimmten Stelle reicht.

Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen dem Abstand L und dem Ende des Ungleichgewichtsbereiches vom Brennerausgang (ein Ende das der Brennerseite beispielsweise dem Punkt A in Fig. 5 gegenüberliegt). Wenn der Abstand L 3 D übersteigt, ist der Ungleichgewichtsbereich nur direkt hinter dem Brenner ausgang und kaum vom Ausgang nach vorne ausgebildet. Der Ungleichgewichtsbereich dehnt sich mit abnehmendem Abstand L aus, wobei dann, wenn der Abstand L im Bereich X von weniger als 0,6 D liegt, die Flamme in der obenerwähnten Weise blumenblätterartig geformt ist.

Im folgenden werden besonders bevorzugte Ausführungsbei spiele des erfindungsgemäßen Brenners näher beschrieben.

Fig. 8 und 9 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer rohrförmigen Wandverkleidung 1 als Haupt körper mit einem Ausgang 5 an einem Ende, wobei der Brenner mit einer Vielzahl von Luftauslässen 2 in einem Raum in Umfangsrichtung der Innenwand 6 der rohrförmigen Brenner wandverkleidung und mit Brennstoffgasauslässen 3 in der Mitte der Brennerwandverkleidung versehen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel steht eine innere Abschlußwand 4 der Brennerwandverkleidung 1 mit einer Brennstoffgasdüse vor und ist in der Brennstoffgasdüse 7 eine Vielzahl von Brenn stoffgasauslässen 3 in Richtung des Durchmessers der Brenner wandverkleidung 1 im Raum in Umfangsrichtung der Düse 7 vor gesehen.

Bei diesem Aufbau sind die Verbrennungsluftauslässe 2 und die Brennstoffgasauslässe 3 so ausgebildet, daß

a) die Luftausstoßrichtung der Verbrennungsluftauslässe 2 unter einem Winkel R₁ von nicht mehr als 60° bezüglich einer Tangente an den Innenumfang der Brennerwandver kleidung verläuft,
b) der Abstand N in axialer Richtung des Brenners zwischen den Verbrennungsluftauslässen 2 und den Brennstoffgas auslässen 3 zwischen -0,1D und +0,4D liegt, wobei D der Innendurchmesser des Brenners ist und der Wert negativ ist, wenn der Brennstoffgasauslaß mehr auf der Seite des Ausgangs der Brennerwandverkleidung als der Verbrennungsluftauslaß 2 liegt, während im umgekehrten Fall der Wert positiv ist, und
c) der Abstand L vom Verbrennungsluftauslaß 2 zum Ausgang der Brennerwandverkleidung zwischen 0,6D und 3 D liegt, wobei D wiederum der Innendurchmesser des Brenners ist.

In den Fig. 10 und 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem der Verbrennungsluftaus der Erfindung dargestellt, bei dem der Verbrennungsluftaus laß 2 so ausgebildet ist, daß die Luftausstoßrichtung einen Winkel R₁ von nicht mehr als 60° bezüglich der Tangente an den Innenumfang der Brennerwandverkleidung und einen Dreh winkel R₂ von nicht mehr als 30° zum Durchmesser der Brennerwandverkleidung und zu deren Ausgang hat. Bei einem derartigen Aufbau ist es möglich, die Temperaturverteilung der Flamme vom Brennerauslaß noch gleichmäßiger zu machen und in geeigneter Weise Abweichungen der Reduzierungs charakteristik und der Erhitzungscharakteristik zu steuern. Durch den Winkel R₁ wird die Verbrennungsluft dazu gebracht, einen Winkelstrom innerhalb der Brennerwandverkleidung zu bilden, um dadurch eine schnelle Verbrennung zu verwirklichen und einen Reduzierungsbereich zu bilden, der Produkte einer Zwischenreaktion enthält. Wenn die Verbrennungsluft in Um fangsrichtung des Brenners aufgrund des Winkels R₁ auf gegeben wird, wird die Verwirbelungskraft so stark sein, daß ein Unterdruckbereich in der Flamme und eine Abweichung in der Temperaturverteilung bewirkt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist daher die Luftausstoßrichtung zur Axialrichtung des Brenners, d. h. zum Brennerausgang schräg gestellt, so daß die Verwirbelungskraft der Luft in Richtung des Durchmessers geschwächt ist, um die Temperatur verteilung der Flamme gleichmäßiger zu machen.

Der Schrägstellungswinkel R₂ der Luftausstoßrichtung liegt vorzugsweise bei über 10°, um den angemessenen Temperatur bereich gleichförmig zu machen, wobei jedoch dann, wenn dieser Winkel zu groß ist, eine Verwirbelungskraft in Richtung des Durchmessers schwierig zu erzielen ist. Die schnelle Verbrennung als primäres Ziel kann dann nicht erzielt werden und die Flammenlänge würde zu groß, so daß ein stabiler Ungleichgewichtsbereich nicht erhalten werden könnte. Wenn insbesondere R₂ 30° übersteigt, wie es in Fig. 12 dargestellt ist, wird die Flamme erheblich ver längert und ist der Ungleichgewichtsbereich sehr instabil. Der Winkel R₂ sollte daher in einem Bereich von nicht mehr als 30° liegen.

Fig. 13 zeigt ein Beispiel der Gastemperaturverteilung in Richtung des Durchmessers des Brenners bei einem Brenner mit R₁ = 30° und R₂ = 15° und einem Brenner ohne den Winkel R₂ in Luftausstoßrichtung, d. h. mit R₁ = 30° und R₂ = 0°, wie er in Fig. 8 dargestellt ist. In Fig. 13 zeigt eine gestrichelte Linie a das vorliegende Ausführungsbeispiel und eine ausgezogene Linie b einen Brenner mit dem in Fig. 8 dargestellten Aufbau. Der Brenner mit dem in Fig. 8 dar gestellten Aufbau weist in seiner Kennlinie b ein großes Tal auf, was auf den Unterdruck in der Mitte des Brenners zurückzuführen ist, während der Brenner beim vorliegenden Ausführungsbeispiel hinsichtlich dieses Tals in der Temperaturverteilung verbessert ist und eine relativ gleich mäßige Temperaturverteilung in Richtung des Durchmessers zeigt.

Fig. 14 und 15 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Innenwand 6 der Brennerwandver kleidung mit einem Erweiterungswinkel α im Ausgang versehen ist, so daß eine konische Innenwand gebildet ist. Der Innenwandteil, der diesen Erweiterungswinkel α hat, ist am Ausgang bis zu wenigstens einem Teil ausgebildet, der den Verbrennungsluftauslaß bildet. Dadurch, daß dieser Winkel α vorgesehen ist, wird eine breite Verteilung der Flamme vom Brennerauslaß für Stahlplatten erzielt.

Der erfindungsgemäße Brenner bewirkt einen Wirbelstrom der Verbrennungsluft innerhalb der Brennerwandverkleidung, wobei dieser Wirbelstrom einen Zirkulationsbereich der Luft und des Brennstoffgases bildet und dieser Zirkulationsbereich eine schnelle Verbrennung bewirkt. Wenn der Erweiterungswinkel α größer wird, wird der Zirkulationsbereich (Unterdruckbe reich) in der in Fig. 16 dargestellten Weise außerhalb des Brenners gebildet, so daß es schwierig ist, die schnelle Verbrennung zu erzielen. Der Zirkulationsbereich steuert die schnelle Verbrennung und die Erzielung der schnellen Ver brennung innerhalb der Brennerwandverkleidung führt zu einer stabilen Bildung des Ungleichgewichtsbereiches für eine Reduktionserhitzung am Brennerausgang.

Fig. 17 zeigt die Beziehung zwischen dem Erweiterungswinkel α und dem Endpunkt des Zirkulationsbereiches T (siehe Fig. 16), wobei ein Wert X/L = 1 bedeutet, daß der Endpunkt P mit dem Brennerausgang 5 zusammenfällt. Aus Fig. 17 ist ersichtlich, daß sich der Endpunkt P dem Brennerausgang nähert, wenn der Erweiterungswinkel α etwa ± 25° beträgt, so daß vorzugsweise der Erweiterungswinkel α nicht mehr als 25° beträgt.

Fig. 18 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das mit einem Schräg stellungswinkel R₂ des Verbrennungsluftauslasses 2 zusammen mit dem Erweiterungswinkel α versehen ist.

Was den oben beschriebenen Aufbau anbetrifft, der in den Fig. 8 und 9, 10 und 11 und Fig. 14 und 15 dargestellt ist, so kann der Gasauslaß 3 im Inneren der Brennerwandverkleidung derart ausgebildet werden, wie es in Fig. 19 dargestellt ist, so daß das Brennstoffgas in axialer Richtung des Brenners ausgestoßen wird, um dadurch die Wirbelkraft zu mäßigen und die Temperaturverteilung der Brennerflamme gleichmäßiger zu machen.

Eine strichpunktierte Linie c in Fig. 13 zeigt die Temperaturverteilung der Flamme über den Brennerdurchmesser, wenn die in Fig. 19 dargestellte Ausbildung bei dem in Fig. 10 und 11 dargestellten Brenner verwandt wird, wobei sich aus dieser Darstellung ergibt, daß die Temperaturver teilung noch gleichmäßiger wird, als es bei dem in Fig. 10 und 11 dargestellten Brenner der Fall ist.

Wie in den Fig. 20 und 21 dargestellt ist, können die Brennstoffgasauslässe 3 so ausgebildet sein, daß das Gas in einer Schrägrichtung ausgestoßen wird. Der in den Fig. 19 und den Fig. 20 und 21 dargestellte Brennstoffgasauslaß 3 kann natürlich auch bei den Ausbildungen vorgesehen sein, die in den Fig. 8 bis 18 dargestellt sind. Beispielsweise können im Umfang der Brennstoffgasdüse mehrere Gasauslässe vorgesehen sein, während ein Auslaß oder mehrere Auslässe in der Stirnseite der Düse 7 ausgebildet sind.

Fig. 22 und 23 zeigen einen Brenner, bei dem eine Vielzahl von Brennstoffgasauslässen 3 in einer Brennstoffgasdüse 7 in einem Raum in Umfangsrichtung ausgebildet ist, die in der Mitte einer Brennerwandverkleidung 1 vorsteht, wobei die Brennstoffgasauslässe 3 so ausgebildet sind, daß die Gasausstoßrichtung nicht unter einem rechten Winkel bezüg lich der Tangente an den Außenumfang der Gasdüse verläuft und der Gaswirbelstrom daher dem Luftstrom vom Luftauslaß 2 entgegengesetzt ist, wie es in Fig. 25b dargestellt ist.

Dadurch, daß ein Brennstoffgaswirbelstrom gebildet wird, der dem Verbrennungsluftwirbelstrom entgegengesetzt ist, ist es möglich, die Temperaturverteilung der Flamme vom Brennerausgang 5 noch gleichmäßiger zu machen und in ge eigneter Weise Abweichungen der Reduktionscharakteristik und der Erhitzungscharakteristik zu steuern. Wenn in der oben beschriebenen Weise die Verbrennungsluft in Umfangs richtung des Brenners aufgrund des Winkels R₁ zugeführt wird, wird die Verwirbelungskraft so stark sein, daß ein Unterdruckbereich in der Flamme gebildet wird und eine Abweichung in der Temperaturverteilung hervorgerufen wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist daher der Wirbelstrom des Brennstoffgases dem Luftwirbelstrom entgegengesetzt aus gebildet, um dadurch die Verwirbelungskraft der Luft in Richtung des Durchmessers zu schwächen und die Flammen temperaturverteilung gleichmäßiger zu machen.

Fig. 25 zeigt ein Beispiel der Gastemperaturverteilung über den Brennerdurchmesser bei dem in Fig. 24b und dem in Fig. 24a dargestellten Ausführungsbeispiel. Eine strichpunktierte Linie b zeigt das eine Ausführungsbeispiel, während die ausgezogene Linie a das andere Ausführungsbeispiel zeigt. Aus Fig. 25 ist ersichtlich, daß der Brenner mit der aus gezogenen Linie a ein größeres Tal im Temperaturverlauf in der Mitte des Brenners aufweist, was auf den Unterdruck zurückzuführen ist, während der Brenner mit der strich punktierten Linie b hinsichtlich dieses Tals des Temperaturverlaufes verbessert ist und eine relativ gleich mäßige Temperaturverteilung in Richtung des Durchmessers zeigt.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Luftausstoß richtung des Luftauslasses 2 und der Brennstoffgasaus stoßrichtung des Brennstoffauslasses 3 ein Schrägwinkel in Richtung zum Durchmesser des Brenners und zum Brenner ausgang gegeben sein, wie es in Fig. 10 und 20 dargestellt ist. Der Innenwandteil mit dem Erweiterungswinkel α ist am Ausgang bis wenigstens zu einem Teil ausgebildet, der den Verbrennungsluftauslaß bildet. Dadurch, daß der Winkel α vorgesehen ist, wird eine breite Verteilung der Flamme vom Brennerauslaß für Stahlplatten erzielt.

Bei dem in Fig. 27 dargestellten Ausführungsbeispiel und bei allen übrigen Ausführungsbeispielen ist ein Ver brennungsluftverwirbelungsweg 8 vorgesehen, der in Umfangs richtung des Brenners in der Wand der Brennerwandverkleidung 1 mit offenem Ende verläuft und eine Vielzahl von Ver brennungsluftauslässen 2 aufweist, die vom Weg 8 zum Inneren des Brenners führen, so daß die Luftausstoßrichtung einen Winkel von nicht mehr als 60° bezüglich einer Tangente an den Innenumfang der Brennerwandverkleidung hat.

Bei dem in den Fig. 26 und 27 dargestellten Ausführungs beispiel sind zwei Verwirbelungswege 8 einander entgegen gesetzt in Umfangsrichtung ausgebildet. Jeder der Ver wirbelungswege 8 wird im Uhrzeigersinn in Fig. 27 schmaler und ist am Ende mit dem Verbrennungsluftauslaß 2 zur Verbindung mit dem Inneren der Brennerwandverkleidung versehen. Das hintere Ende mündet andererseits in eine Luftkammer 9, die am hinteren Ende der Brennerwandver kleidung vorgesehen ist, um einen Lufteinlaß 81 für den Verwirbelungsweg 8 zu bilden.

In den Fig. 28 und 29 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem vier Verwirbelungswege 8 in Umfangsrichtung des Brenners mit teilweisen Über lappungen am oberen und unteren Teil vorgesehen sind und die Verbrennungsluftauslässe 2 am Ende der Wege 8 vorge sehen sind.

Bei jedem der in den Fig. 26, 27 und 28 dargestellten Aus führungsbeispiele kann der Luftauslaß 2 auch im Verlauf des Weges 8 ausgebildet sein.

Die Fig. 30 und 31 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Verwirbelungsweg 8 spiralförmig in Umfangsrichtung des Brenners ausgebildet ist, um einen Luftauslaß 2 in einem Raum in Umfangsrichtung des spiral förmigen Weges 8 vorzusehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind in den Luftauslässen 2 in den Strömungswegen Richt führungsplatten 10 vorgesehen.

Bei den oben beschriebenen drei Ausführungsbeispielen geht die Verbrennungsluft über einen spiralförmigen Ver wirbelungsweg 8, um dadurch eine Verwirbelungskraft in Umfangsrichtung des Brenners zu erzeugen, so daß die Luft, die vom Luftauslaß ausgestoßen wird, einen Wirbelstrom im Brenner bildet. Durch diesen Wirbelstrom wird ein Unterdruck bereich an der Außenseite des Brenners gebildet, wobei durch diesen Unterdruck das Gas rezirkuliert wird, so daß die Verbrennung beschleunigt und der gewünschte Ungleichge wichtsbereich erzeugt wird. Insbesondere beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Wirbelstrom durch den Verwir belungsweg 8 vor dem Ausstoßen der Luft gebildet und kann im Brenner für einen Luftwirbelstrom mit großer kinetischer Energie gesorgt werden, da der Wirbelstrom vom Luftauslaß zum Inneren des Brenners führt.

Die Fig. 32 bis 34 zeigen verschiedene Abwandlungsformen. In Fig. 32 ist der Gasauslaß 3, der in Umfangsrichtung der Düse 7 vorzusehen ist, so ausgebildet, daß die Gasausstoß richtung unter einem nicht rechten Winkel bezüglich der Tangente an den Außenumfang der Gasdüse verläuft, so daß der Gaswirbelstrom dem Luftstrom vom Luftauslaß 2 entgegen gesetzt ist, d. h. mit dem Luftwirbelstrom zusammenstößt.

Fig. 33 zeigt die Ausbildung des Brennstoffgasauslasses 3 in der Vorderfläche einer Gasdüse innerhalb der Brennerwandverklei dung, so daß Brennstoffgas in axialer Richtung des Brenners zum Brennerausgang ausgestoßen wird. In dieser Weise wird die Verwirbelungskraft der Luftströmung gedämpft und kann dieselbe Wirkung wie bei der Anordnung gemäß Fig. 32 erzielt werden. Der Gasauslaß 3 des Gasbrenners 7 kann eine Gasaus stoßrichtung haben, die unter einem geeigneten Winkel nach außen schräg bezüglich der Axialrichtung des Brenners ver läuft, wie es in Fig. 20 und 21 dargestellt ist. Der Gasauslaß 3 hat einen Winkel in Ausstoßrichtung, wie es in Fig. 32 dargestellt ist, derart, daß die Gasströmung dem Luftwir belstrom entgegengesetzt wirbelt. Der Gasauslaß 3 kann in geeigneter Weise in Verbindung mit den Gasauslässen ange ordnet sein, die in den Fig. 1, 20 und 33 dargestellt sind.

Fig. 34 zeigt eine Ausbildung, bei der der Innendurchmesser des Brenners sich zum Brennerausgang unter einem Winkel α der Innenwand des Ausgangs wenigstens vom Luftauslaß aus erweitert.

Der in den Fig. 32 bis 34 dargestellte Aufbau arbeitet in der gleichen Weise, wie es bei den obigen Ausführungsbeispielen der Fall ist.

Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann ein Aufbau verwandt werden, dem ein Einblasmechanismus eines Plasma gases zugeordnet ist.

Fig. 35 zeigt ein Elektrodenpaar 11 aus einer rohrförmigen Elektrode und einer darin eingesetzten Elektrode in der Mit te einer Brennstoffgasdüse 7, wobei Plasmagas P, das dem Raum zwischen den Elektroden zugeführt wird, in das Innere des Brenners vom Auslaß 12 der Düse ausgestoßen wird.

In dieser Weise kann die Flammentemperatur des Brenners er höht werden und kann eine Flamme mit hoher Temperatur auf das Stahlmaterial gelenkt werden. Das Plasmagas P, das in der Düse geliefert wird, wird auf eine superhohe Temperatur zwischen den Elektroden aufgeheizt und in die wirbelnde Flam me im Brenner ausgestoßen. In dieser Weise wird die Flammen temperatur auf mehr als 2000°C erhöht, so daß der Stahl mit hoher Leistungsfähigkeit erhitzt werden kann.

Das Plasmagas P ist ein H₂-, Ar-, N₂-, He-, CH₄- oder O₂- Gas oder das Gas eines Hochofens, eines Koksofens oder eines Konverters als Nebenprodukt bei der Stahlherstellung.

Fig. 36 zeigt die Beziehungen, die experimentell zwischen der Flammentemperatur direkt hinter dem Brennerausgang in Fig. 35 und den Grenztemperaturen der Erhitzung einer Stahlplatte ohne Oxidation, jedoch mit Reduktion erhalten werden.

Bei den Experimenten betrug das Luftverhältnis während der Verbrennung konstant 0,9 und war der Brennstoff das Gas ei nes Koksofens. Wenn das Plasma benutzt wurde, war das Plas magas Koksofengas, das in einer Menge von 10% an der gesamten benutzten Gasmenge zugeführt wurde. Die Stärke des Plasmas wurde durch die elektrische Energie gesteuert und betrug bei den Experimenten 0,5 kW bis 3,2 kW.

In Fig. 36 sind die Werte für Gas - normale Luft mit o, für Gas - vorerhitzte Luft mit x und für Gas - Plasma - vorer hitzte Luft mit Δ bezeichnet. Die Temperaturen der vorer hitzten Luft betrugen 400 bis 600°C. Wenn das Plasma zugege ben wurde, um die Flammentemperatur auf über 2200°C zu er höhen, bestätigte es sich, daß der Stahl ohne Oxidation bis auf etwa 1200°C erhitzt werden konnte.

Bei dem Plasmagas-Einblasmechanismus der genannten Ausfüh rungsbeispiele ist das Elektrodenpaar 11 in der Brennstoff gasdüse 7 enthalten, wobei diese Düse mit einer Plasma-Aus stoßöffnung unabhängig von der Brennstoffgasausstoßöffnung 3 versehen ist, so daß sie leicht in den Brenner eingebaut werden kann.

Claims

1. Brenner zum direkten Abflammen von Stahlmaterialien bei gleichzeitiger Reduktion, mit einer Vielzahl von Verbren nungsluftauslässen in einem Raum in Umfangsrichtung der Innenwand einer rohrförmigen Brennerwandverkleidung mit offenem Endabschnitt und einer Vielzahl von Brenn stoffgasauslässen in der Mitte der Brennerwandver kleidung, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluftauslässe und die Brennstoffgas auslässe so angeordnet sind, daß

a) die Luftausstoßrichtung unter einem Winkel von nicht mehr als 60° bezüglich einer Tangente an den Innen umfang der Brennerwandverkleidung verläuft,
b) der Abstand N in axialer Richtung des Brenners zwischen den Verbrennungsluftauslässen und den Brenn stoffgasauslässen zwischen -0,1D bis +0,4D liegt, wobei D der Innendurchmesser des Brenners ist und der Wert negativ ist, wenn die Brennstoffgasauslässe (3) mehr auf der Seite des Ausgangs der Brennerwandver kleidung (1) als die Verbrennungsluftauslässe (2) liegen, während im umgekehrten Fall der Wert positiv ist, und
c) der Abstand L von den Verbrennungsluftauslässen zum Ausgang der Brennerwandverkleidung zwischen 0,6D bis 3,0D liegt, wobei D der Innendurchmesser des Brenners ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluftauslässe so ausgebildet sind, daß die Luftausstoßrichtung einem Querschnitt der Brenner wandverkleidung folgt.

3. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluftauslässe so ausgebildet sind, daß die Luftausstoßrichtung einen Winkel von nicht mehr als 60° bezüglich einer Tangente an den Innenumfang der Bren nerwandverkleidung und einen Schrägstellungswinkel von nicht mehr als 30° zum Brennerausgang bezüglich der Rich tung des Durchmessers der Brennerwandverkleidung hat.

4. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Brenners zum Ausgang seiner Innenwand hin wenigstens von den Verbrennungs luftauslässen der Brennerwandverkleidung ab erweitert ist.

5. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Brennstoffgasauslässen im Raum in Umfangsrichtung einer Gasdüse ausgebildet ist, die in der Mitte der Brennerwandverkleidung vorsteht derart, daß die Brennstoffgasausstoßrichtung unter einem nicht rechten Winkel bezüglich einer Tangente an den Außenumfang der Brennstoffgasdüse verläuft und die Brennstoffgasströmung einen Wirbelstrom bildet, der der Luftströmung von den Verbrennungsluftauslässen entgegengesetzt ist.

6. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluftauslässe so ausgebildet sind, daß die Luftausstoßrichtung dem Querschnitt der Brenner wandverkleidung folgt, und daß der Innendurchmesser des Brenners zum Ausgang seiner Innenwand hin wenigstens von den Verbrennungsluftauslässen der Brennerinnenwand verkleidung ab erweitert ist.

7. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluftauslässe so ausgebildet sind, daß die Luftausstoßrichtung einen Winkel von nicht mehr als 60° bezüglich einer Tangente an den Innenumfang der Brennerwandverkleidung und einen Schrägstellungswinkel von nicht mehr als 30° zum Brennerausgang bezüglich der Richtung des Durchmessers der Brennerwandverkleidung hat, und daß der Innendurchmesser des Brenners zum Aus gang seiner Innenwand hin von wenigstens den Ver brennungsluftauslässen der Brennerinnenwandverkleidung ab erweitert ist.

8. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluftauslässe so ausgebildet sind, daß die Luftausstoßrichtung dem Querschnitt der Brenner innenwandverkleidung folgt, und daß eine Vielzahl von Brennstoffgasauslässen in einem Raum in Umfangsrichtung einer Brennstoffgasdüse ausgebildet ist, die in der Mitte der Brennerinnenwandverkleidung vorsteht derart, daß die Brennstoffgasausstoßrichtung unter einem nicht rechten Winkel bezüglich der Tangente an den Außenum fang der Brennstoffgasdüse verläuft, so daß die Brenn stoffgasströmung eine Wirbelströmung bildet, die der Luftströmung von den Verbrennungsluftauslässen entgegen gesetzt ist.

9. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluftauslässe so ausgebildet sind, daß die Luftausstoßrichtung unter einem Winkel von nicht mehr als 60° bezüglich der Tangente an den Innenumfang der Brennerinnenwandverkleidung und unter einem Schräg stellungswinkel von nicht mehr als 30° zum Brenneraus gang bezüglich der Richtung des Durchmessers der Bren nerinnenwandverkleidung verläuft, und daß eine Vielzahl von Brennstoffgasauslässen in einem Raum in Umfangsrich tung einer Gasdüse ausgebildet ist, die in der Mitte der Brennerinnenwandverkleidung vorsteht derart, daß die Brennstoffgasausstoßrichtung unter einem nicht rechten Winkel bezüglich der Tangente an den Außenumfang der Brennstoffgasdüse verläuft und die Brennstoffgasströmung eine Wirbelströmung bildet, die der Luftströmung von den Verbrennungsluftauslässen entgegengesetzt ist.

10. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffgasauslässe im Inneren der Brenner innenwandverkleidung so ausgebildet sind, daß der Brenn stoffgasausstoß einer Richtung schräg bezüglich der Axial richtung des Brenners verläuft, und daß eine Vielzahl von Brennstoffgasauslässen in einem Raum in Um fangsrichtung einer Gasdüse ausgebildet ist, die in der Mitte der Brennerinnenwandverkleidung vorsteht derart, daß die Brennstoffgasausstoßrichtung unter einem nicht rechten Winkel bezüglich der Tangente an den Außenumfang der Brennstoffgasdüse verläuft und die Brennstoffgas strömung eine Wirbelströmung bildet, die der Luftströ mung von den Verbrennungsluftauslässen entgegengesetzt ist.

11. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluftauslässe so ausgebildet sind, daß die Luftausstoßrichtung dem Querschnitt der Brenner innenwandverkleidung folgt, der Innendurchmesser des Brenners zum Ausgang seiner Innenwand hin von wenigstens den Verbrennungsluftauslässen der Brennerinnenwand verkleidung ab erweitert ist, die Brennstoffgasauslässe im Inneren der Brennerinnenwandverkleidung so ausgebildet sind, daß der Brennstoffgasausstoß in einer Schrägrichtung be züglich der Axialrichtung des Brenners verläuft, und eine Vielzahl von Brennstoffgasauslassen in einem Raum in Umfangsrichtung einer Gasdüse ausgebildet ist, die in der Mitte der Brennerinnenwandverkleidung vor steht derart, daß der Brennstoffgasausstoß in einer Richtung nicht im rechten Winkel bezüglich der Tangente an den Außenumfang der Brennstoffgasdüse erfolgt und die Brennstoffgasströmung eine Wirbelströmung bildet, die der Luftströmung von den Verbrennungsluftauslässen entgegengesetzt ist.

12. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluftauslässe so ausgebildet sind, daß die Luftausstoßrichtung unter einem Winkel von nicht mehr als 60° bezüglich der Tangente an den Innenumfang der Brennerinnenwandverkleidung und unter einem Schräg stellungswinkel von nicht mehr als 30° zum Brenneraus gang bezüglich der Richtung des Durchmessers der Bren nerinnenwandverkleidung verläuft, daß der Innendurch messer des Brenners zum Ausgang seiner Innenwand hin von wenigstens den Verbrennungsluftauslässen der Brennerinnenwandverkleidung ab erweitert ist, und daß eine Vielzahl von Brennstoffgasauslässen im Raum in Umfangs richtung einer Gasdüse ausgebildet ist, die in der Mitte der Brennerinnenwandverkleidung vorsteht derart, daß die Brennstoffgasausstoßrichtung unter einem nicht rechten Winkel bezüglich der Tangente an den Außenumfang der Brennstoffgasdüse verläuft und von der Brennstoffgasströmung eine Wirbelströmung ausgbildet ist, die der Luftströmung von den Verbrennungsluftauslässen entgegengesetzt ist.

13. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verwirbelungswege in Umfangsrichtung des Brenners und innen von der rohrförmigen Brennerinnenwandverklei dung mit offenem Ende vorgesehen sind, und daß die Ver brennungsluftauslässe so vorgesehen sind, daß sie die Verwirbelungswege zum Inneren des Brenners führen.

14. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verwirbelungswege in Umfangsrichtung des Brenners und innen von der rohrförmigen Brennerinnenwandverklei dung mit offenem Ende vorgesehen sind, und daß die Ver brennungsluftauslässe so angeordnet sind, daß sie die Verwirbelungswege zum Inneren des Brenners führen, und der Innendurchmesser des Brenners zum Ausgang seiner Innenwand hin wenigstens von den Verbrennungsluftaus lässen der Brennerinnenwandverkleidung ab erweitert ist.

15. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verwirbelungswege in Umfangsrichtung des Brenners und innen von der rohrförmigen Brennerinnenwandverklei dung mit offenem Ende vorgesehen sind, und daß die Ver brennungsluftauslässe so vorgesehen sind, daß sie die Verwirbelungswege zum Inneren des Brenners führen, und eine Vielzahl von Brennstoffgasauslässen in einem Raum in Umfangsrichtung einer Gasdüse vorgesehen ist, die in der Mitte der Brennerinnenwandverkleidung vorsteht derart, daß die Brennstoffgasausstoßrichtung unter einem nicht rechten Winkel bezüglich einer Tangente an den Außenum fang der Brennstoffgasdüse verläuft und die Brennstoff gasströmung eine Wirbelströmung bildet, die der Luft strömung von den Verbrennungsluftauslässen entgegenge setzt ist.

16. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einblasmechanismus vorgesehen ist, um Plasmagas auf hohe Temperaturen zu erhitzen und einen Plasmastrahl auf hoher Temperatur in das Innere der Brennerinnenwand verkleidung zu richten.

17. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einblasmechanismus vorgesehen ist, um Plasmagas auf hohe Temperaturen zu erhitzen und einen Plasmastrahl auf hoher Temperatur in das Innere der Brennerinnenwand verkleidung zu richten, und daß der Verbrennungsluft auslaß so ausgebildet ist, daß die Luftausstoßrichtung dem Querschnitt der Brennerinnenwandverkleidung folgt.

18. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einblasmechanismus vorgesehen ist, um Plasmagas auf hohe Temperaturen zu erhitzen und einen Plasmastrahl auf hoher Temperatur in das Innere der Brennerinnenwand verkleidung zu richten, und daß die Verbrennungsluft auslässe so ausgebildet sind,daß die Luftausstoßrichtung unter einem Winkel von nicht mehr als 60° bezüglich der Tangente an den Innenumfang der Brennerinnenwandver kleidung und unter einem Schrägstellungswinkel von nicht mehr als 30° zum Brennerausgang bezüglich der Richtung des Durchmessers der Brennerinnenwandverkleidung verläuft.

19. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einblasmechanismus vorgesehen ist, um Plasmagas auf hohe Temperaturen zu erhitzen und einen Plasmastrahl auf hoher Temperatur in das Innere der Brennerinnenwand verkleidung zu richten, und daß der lnnendurchmesser des Brenners zum Ausgang seiner Innenwand von wenigstens den Verbrennungsluftauslässender Brennerinnenwandverklei dung aus erweitert ist.

20. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einblasmechanismus vorgesehen ist, um Plasmagas auf hohe Temperaturen zu erhitzen und einen Plasmastrahl auf hoher Temperatur in das Innere der Brennerinnenwand verkleidung zu richten, und daß die Brennstoffgasaus lässe in einem Raum in Umfangsrichtung einer Gasdüse aus gebildet sind, die in der Mitte der Brennerinnenwand verkleidung vorsteht, derart, daß die Brennstoffgasaus stoßrichtung unter einem nicht rechten Winkel bezüglich einer Tangente an den Außenumfang der Brennstoffgas düse verläuft und von der Brennstoffgasströmung eine Wirbel strömung ausgebildet ist, die der Luftströmung von den Ver brennungsluftauslässen entgegengesetzt ist.

21. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einblasmechanismus vorgesehen ist, um Plasma gas auf hohe Temperaturen zu erhitzen und einen Plasma strahl auf hoher Temperatur in das Innere der Brenner innenwandverkleidung zu richten, daß die Verbrennungs luftauslässe so ausgebildet sind, daß die Luftausstoß richtung dem Querschnitt der Brennerinnenwandverkleidung folgt, und daß der Innendurchmesser des Brenners zum Ausgang seiner Innenwand hin wenigstens von den Ver brennungsluftauslässen der Brennerinnenwandverkleidung aus erweitert ist.

22. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einblasmechanismus vorgesehen ist, um Plasma gas auf hohe Temperaturen zu erhitzen und einen Plasma strahl auf hoher Temperatur in das Innere der Brenner innenwandverkleidung zu richten, daß die Verbrennungs luftauslässe so ausgebildet sind, daß die Luftausstoß richtung unter einem Winkel von nicht mehr als 60° be züglich einer Tangente an den Innenumfang der Brenner innenwandverkleidung und einem Schrägstellungswinkel von nicht mehr als 30° zum Brennerausgang bezüglich der Richtung des Durchmessers der Brennerinnenwandverkleidung verläuft, und daß der Innendurchmesser des Brenners zum Ausgang seiner Innenwand wenigstens von den Verbrennungs luftauslässen der Brennerinnenwandverkleidung aus er weitert ist.

23. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einblasmechanismus vorgesehen ist, um Plasmagas auf hohe Temperaturen zu erhitzen und einen Plasmastrahl auf hoher Temperatur in das Innere der Brennerinnenwand verkleidung zu richten, daß die Verbrennungsluftauslässe so ausgebildet sind, daß die Luftausstoßrichtung dem Querschnitt der Brennerinnenwandverkleidung folgt, und daß die Brennstoffgasauslässe in einem Raum in Umfgangs richtung einer Gasdüse ausgebildet sind, die in der Mitte der Brennerinnenwandverkleidung vorsteht, derart, daß die Brennstoffgasausstoßrichtung unter einem nicht rechten Winkel bezüglich der Tangente an den Außenumfang der Brennstoffgasdüse verläuft und von der Brennstoffgasströmung eine Wirbelströmung ausgebildet ist, die der Luftströmung von den Verbrennungsluftauslässen entgegengesetzt ist.

24. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einblasmechanismus vorgesehen ist, um Plasmagas auf hohe Temperaturen zu erhitzen und einen Plasmastrahl auf hoher Temperatur in das Innere der Brennerinnenwand verkleidung zu richten, daß die Verbrennungsluftauslässe so ausgebildet sind, daß die Luftausstoßrichtung unter einem Winkel von nicht mehr als 60° bezüglich der Tangente an den Innenumfang der Brennerinnenwandver kleidung und unter einem Schrägstellungswinkel von nicht mehr als 30° zum Brennerausgang bezüglich der Richtung des Durchmessers der Brennerinnenwandverkleidung ver läuft, daß der Innendurchmesser des Brenners zum Ausgang seiner Innenwand von wenigstens den Verbrennungsluft auslässen der Brennerinnenwandverkleidung aus erweitert ist, und daß die Brennstoffgasauslässe in einem Raum in Umfangsrichtung einer Gasdüse ausgebildet sind, die in der Mitte der Brennerinnenwandverkleidung vorsteht, derart, daß die Brennstoffgasausstoßrichtung unter einem nicht rechten Winkel bezüglich der Tangente an den Außenumfang der Brennstoffgasdüse verläuft und die Brennstoffgasströmung eine Wirbelströmung bildet, die der Luftströmung von den Verbrennungsluftauslässen ent gegengesetzt ist.

25. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einblasmechanismus vorgesehen ist, um Plasmagas auf hohe Temperaturen zu erhitzen und einen Plasmastrahl auf hoher Temperatur in das Innere der Brennerinnen wandverkleidung zu richten, daß der Innendurchmesser des Brenners zum Ausgang seiner Innenwand von wenigstens den Verbrennungsluftauslässen der Brennerinnenwand verkleidung aus erweitert ist, und daß die Brennstoff gasauslässe in einem Raum in Umfangsrichtung einer Gas düse ausgebildet sind, die in der Mitte der Brenner innenwandverkleidung vorsteht, derart, daß die Brennstoff gasausstoßrichtung unter einem nicht rechten Winkel bezüglich der Tangente an den Außenumfang der Brennstoff gasdüse verläuft und von der Brennstoffgasströmung eine Wirbelströmung gebildet ist, die der Luftströmung von den Verbrennungsluftauslässen entgegengesetzt ist.

26. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einblasmechanismus vorgesehen ist, um Plasmagas auf hohe Temperaturen zu erhitzen und einen Plasmastrahl auf hoher Temperatur in das Innere der Brennerinnenwand verkleidung zu richten, die Verbrennungsluftauslässe so ausgebildet sind, daß die Luftausstoßrichtung dem Querschnitt der Brennerinnenwandverkleidung folgt, der Innendurchmesser des Brenners zum Ausgang seiner Innen wand von wenigstens den Verbrennungsluftauslässen der Brennerinnenwandverkleidung aus erweitert ist, und die Brennstoffgasauslässe in einem Raum in Umfangsrichtung einer Gasdüse ausgebildet sind, die in der Mitte der Brennerinnenwandverkleidung vorsteht, derart, daß die Brennstoffgasausstoßrichtung unter einem nicht rechten Winkel bezüglich einer Tangente an den Außenumfang der Brennstoffgasdüse verläuft und von der Brennstoffgasströmung eine Wirbelströmung gebildet ist, die der Luftströmung von den Verbrennungsluftauslässen entgegengesetzt ist.

27. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einblasmechanismus vorgesehen ist, um Plasmagas auf hohe Temperaturen zu erhitzen und einen Plasmastrahl auf hoher Temperatur in das Innere der Brennerinnen wandverkleidung zu richten, die Verbrennungsluftauslässe so ausgebildet sind, daß die Luftausstoßrichtung unter einem Winkel von nicht mehr als 60° bezüglich einer Tangente an den Innenumfang der Brennerinnenwandver kleidung und unter einem Schrägstellungswinkel von nicht mehr als 30° zum Brennerausgang bezüglich der Richtung des Durchmessers der Brennerinnenwandverkleidung verläuft, der Innendurchmesser des Brenners zum Ausgang seiner Innen wand hin von wenigstens dem Verbrennungsluftauslaß der Brennerinnenwandverkleidung aus erweitert ist und die Brenn stoffgasauslässe in einem Raum in Umfangsrichtung einer Gasdüse ausgebildet sind, die in der Mitte der Brenner innenwandverkleidung vorsteht, derart, daß die Brennstoff gasausstoßrichtung unter einem nicht rechten Winkel bezüg lich der Tangente an den Außenumfang der Brennstoffgas düse verläuft und von der Brennstoffgasströmung eine Wirbel strömung gebildet ist, die der Luftströmung von den Verbrennungs luftauslässen entgegengesetzt ist.

28. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einblasmechanismus vorgesehen ist, um Plasmagas auf hohe Temperaturen zu erhitzen und einen Plasmastrahl auf hoher Temperatur in das Innere der Brennerinnenwand verkleidung zu richten, die Verbrennungsluftauslässe so ausgebildet sind, daß die Luftausstoßrichtung unter einem Winkel von nicht mehr als 60° bezüglich einer Tangente an den Innenumfang der Brennerinnenwandverkleidung und unter einem Schrägstellungswinkel von nicht mehr als 30° zum Brennerausgang bezüglich der Richtung des Durchmessers der Brennerinnenwandverkleidung verläuft, und Verwirbelungs wege in Umfangsrichtung des Brenners und innen von der rohrförmigen Brennerinnenwandverkleidung mit offenem Ende vorgesehen sind, wobei die Verbrennungsluftauslässe die Verwirbelungswege zum Inneren des Brenners führen.

29. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einblasmechanismus vorgesehen ist, um Plasmagas auf hohe Temperaturen zu erhitzen und einen Plasmastrahl auf hoher Temperatur in das Innere der Brennerinnenwand verkleidung zu richten, daß Verwirbelungswege in Umfangs richtung des Brenners und innen von der rohrförmigen Brennerinnenwandverkleidung mit offenem Ende vorgesehen sind, die Verbrennungsluftauslässe so vorgesehen sind, daß die Verwirbelungswege zum Inneren des Brenners geführt sind und der Innendurchmesser des Brenners zum Ausgang seiner Innenwand hin von wenigstens den Verbrennungsluft auslässen der Brennerinnenwandverkleidung aus erweitert ist.

30. Brenner nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 7, 13, 14 und 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffgasauslässe in einem Raum in Umfangs richtung einer Brennstoffgasdüse ausgebildet sind, die bezüglich einer Innenwand der Brennerinnwandverkleidung vorsteht, so daß der Brennstoffgasausstoß zum Durchmesser der Brennerinnwandverkleidung erfolgt.

31. Brenner nach einem der Ansprüche 2, 3, 4, 6, 7, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffgasauslässe im Inneren der Brenner innenwandverkleidung so ausgebildet sind, daß der Brenn stoffgasausstoß in axialer Richtung des Brenners erfolgt.

32. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einblasmechanismus vorgesehen ist, um Plasmagas auf hohe Temperaturen zu erhitzen und einen Plasmastrahl auf hoher Temperatur in das Innere der Brennerinnen wandverkleidung zu richten, Verwirbelungswege in Umfangs richtung des Brenners und innen von der rohrförmigen Brennerinnenwandverkleidung mit offenem Ende vorgesehen sind, die Verbrennungsluftauslässe so vorgesehen sind, daß sie die Verwirbelungswege zum Inneren des Brenners führen, der Innendurchmesser des Brenners zum Ausgang seiner Innenwand hin von wenigstens den Verbrennungsluft auslässen der Brennerinnenwandverkleidung aus erweitert ist und die Brennstoffgasauslässe in einem Raum in Um fangsrichtung einer Gasdüse ausgebildet sind, die in der Mitte der Brennerinnenwandverkleidung vorsteht, derart, daß die Brennstoffgasausstoßrichtung unter einem nicht rechten Winkel bezüglich einer Tangente an den Außenum fang der Gasdüse verläuft und von der Brennstoffgasströmung eine Wirbelströmung gebildet ist, die der Luftströmung von den Verbrennungsluftauslässen entgegengesetzt ist.

33. Brenner nach einem der Ansprüche 16 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektrodenpaar in der Brennstoffgasdüse vorgesehen ist, um das Plasmagas zu erhitzen,und daß Wege und Aus lässe für das Plasmagas unabhängig von den Wegen und Auslässen für das Brennstoffgas ausgebildet sind.

34. Brenner nach einem der Ansprüche 13, 14, 15, 28, 29, 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluftauslässe mit einer Vielzahl von Verwirbelungswegen versehen und an den Enden wenigstens der Verwirbelungswege angeordnet sind.

35. Brenner nach einem der Ansprüche 13, 14, 15, 28, 29, 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwirbelungswege spiralförmig in Umfangsrichtung des Brenners ausgebildet sind, und daß die Verbrennungs luftauslässe entlang der Verwirbelungswege vorgesehen sind.

36. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 15 und 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffgasauslässe im Inneren der Brenner innenwandverkleidung ausgebildet sind, daß der Brennstoff gasausstoß einer Schrägrichtung bezüglich der Axialrichtung des Brenners erfolgt.

37. Brenner nach Anspruch 30, 31, 33 oder 36, dadurch gekennzeichnet, daß Plasmagasauslässe an einem Ende der Brennstoffgasdüse vorgesehen sind.