Zur Erwärmung von Nutzgütern werden im gewerblichen und industriellen Bereich unter anderem mit Brennstoffen befeuerte Öfen eingesetzt. Dabei werden die gasförmigen, flüssigen oder festen Brennstoffe in Brennern mit Luft oder sauerstoffhaltigen Gasen (nachfolgend nicht einschränkend „Luft" genannt) chemisch umgesetzt. Die dabei freiwerdende Verbrennungswärme wird im Ofen durch Wärmeleitung, durch Konvektion über die Verbennungsgase und über Strahlungsaustausch zwischen den Flammengasen, den Ofeninnenwänden und dem Nutzgut an das Nutzgut übertragen.

Zur Erhöhung der Effizienz der Nutzguterwärmung ist es bei niedrigeren Ofenraumtemperaturwerten, z.B. unterhalb von 1000 °C, besonders vorteilhaft, die konvektive Wärmeübertragung an das Nutzgut durch eine Erhöhung der Geschwindigkeit der Gase im Ofen zu steigern.

Im Ofen können hohe Gasgeschwindigkeiten beispielsweise durch Umwälzgebläse erreicht werden. Diese sind jedoch werkstoffbedingt nur bei Ofenraumtemperaturwerten bis etwa 800 °C einsetzbar. Bei Öfen, die auch für höhere Ofenraumtemperaturwerte ausgelegt werden, sind Umwälzgebläse in der Regel nicht einsetzbar.

Im Ofen können hohe Gasgeschwindigkeiten beispielsweise auch durch sogenannte Impuls- oder Hochgeschwindigkeitsbrenner erreicht werden. Diese Brenner zeichnen sich durch einen räumlich begrenzten Verbrennungsbereich mit nachfolgender Düse aus. In der Düse werden die aus dem Brenner austretenden Flammengase beschleunigt. Die Austrittsgeschwindigkeit kann beispielsweise 80 bis 150 m/s betragen (Kromschröder, Firmenschrift: Brenner für Gas 7.2 Edition 10.00).

Ein Erwärmungsvorgang von Nutzgütern ist in der Regel durch eine Aufheizphase mit hoher (=Nenn-) Leistung des Ofens und eine Haltephase zum Temperaturausgleich im Nutzgut mit geringer Ofenleistung gekennzeichnet.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, dass gängige Öfen und Brenner in der Haltephase bei verminderter Leistung (Teillast) häufig ein ungünstiges Wärmeübertragungsverhalten aufweisen.

Bei Teillast des Ofens werden Brenner im Allgemeinen taktend und bei Nennlast betrieben. Die wirksame Umwälzung der Ofengase sinkt durch die sinkende Anzahl der gleichzeitig in Betrieb befindlichen Brenner.

Bei Teillast des Ofens können Brenner auch geregelt bei verminderter Last betrieben werden. Die Geometrie der Brennerdüse bleibt dabei im Allgemeinen unverändert. Die wirksame Umwälzung der Ofengase sinkt durch die sinkende Austrittsgeschwindigkeit der Flammengase eines jeden Brenners.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Wärmeübertragung durch Erhöhung der Umwälzung der Ofengase insbesondere bei Teillast des Ofens/der Brenner.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch eine Verbrennung mit erhöhtem Luftüberschuss bei Teillast gekennzeichnet. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass bei sinkender Brennerleistung und sinkendem Brennstoffstrom der Luftvolumenstrom unverändert bleibt, in einem geringeren Maße als der Brennstoffstrom sinkt oder auch ansteigt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in verbesserten Nutzguteigenschaften durch eine im gesamten Ofenraum vergleichmäßigten Wärmeübergang und in einer Aufwärmzeit- und Energieeinsparung durch einen erhöhten Wärmeübergang bei Teillast des Ofens.

Die mit dem erhöhten Luftüberschuss verbundenen Abgasverluste können durch eine wirksame Abgaswärmerückgewinnung am Ofen kompensiert werden.