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Brenner für flüssige Kohlenwasserstoffe
Die Erfindung betrifft einen Brenner für flüssige Kohlenwasserstoffe mit zueinander geneigten Leitungen für das sauerstoffreiche Verbrennungsgas und für den flüssigen Kohlenwasserstoff.
Bei den im Siemens-Martin-Prozess üblicherweise verwendeten Brennern für flüssigen Brennstoff erfolgt die Mischung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft oder dem Verbrennungsgas im allgemeinen im Innern des Brenners, wobei der Kohlenwasserstoffbrennstoff im Brenner mittels eines Dampf- oder Druckluftstrahles zerstäubt wird, der gesondert in den Brenner eingeleitet wird.
Im allgemeinen erfüllen diese Einrichtungen ihre Aufgabe, Wärme zuzuführen, ordentlich. Trotzdem führt die komprimierte Luft oder der zur Zerstäubung des Kohlenwasserstoffes notwendige Wasserdampf der Mischung Elemente (Stickstoff und HO) zu, welche die Temperatur des gasförmigen Produktes herabsetzen.
Anderseits vermindert die Verwendung dieser beiden Zerstäubungsmittel beträchtlichdie Geschwindig- keit des Aufsteigens der Flammenfront bzw. die Fortpflanzung eines gelegentlich auftretenden Flammenrückschlages. Es ist zuzugeben, dass unter diesen Umständen der Betrieb eines Rohölbrenners mit Luft oder Wasserdampfzerstäubung nur geringe Schwierigkeiten ergibt. Dagegen haben alle Versuche. bei den bekannten Brennern den Brennstoff durch ein Verbrennungsgas mit hohem Sauerstoffgehalt oder gar mit Sauerstoff von handelsüblicher Reinheit zu zerstäuben, zu zahlreichen Zwischenfällen Anlass gegeben, die jeweils für das Material katastrophal und oft für das Bedienungspersonal gefahrbringend waren.
Der Grund dafür ist die erhöhte Geschwindigkeit des Aufsteigens der Flamme und der Flammenrückschläge, die in diesem Fall viel schneller vor sich gehen.
Es sind an sich schon Brenner bekanntgeworden, bei welchen die Leitungen für das Verbrennungsgas und den Brennstoff gegeneinander geneigt sind. Bei diesen bekannten Brennern wird jedoch der Brennstoff entweder noch im Inneren des Brenners zerstäubt und mit den Verbrennungsgasen gemischt oder unmittelbar bei der Austrittsöffnung des Brennstoffes. Diese Brenner haben den Nachteil, dass bei Verwendung von reinem Sauerstoff als Verbrennungsgas die Rückschlaggeschwindigkeit der Flammenfront und die Plötzlichkeit eines solchen Flammenrückschlages so zunehmen würden, dass die Gefahr einer raschen Zerstörung eines solchen Brenners gegeben ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun einen Brenner für die Verbrennung von flüssigen Kohlenwasserstoffen, welcher die Vermeidung der obigen Schwierigkeiten ermöglicht und gleichzeitig eine Flamme mit hoher kalorischer Leistung und grosser Kraft liefert.
Der Brenner für flüssige Kohlenwasserstoffe mit zueinandergeneigten Leitungen für das sauerstoffreiche Verbrennungsgas und für den flüssigen Kohlenwasserstoff kennzeichnet sich nun im wesentlichen dadurch, dass diese Leitungen im Bereich der Austrittsmündungen einen Winkel miteinander einschliessen, dessen Scheitel sich in einem Abstand von 3 bis 25 cm, von den AustrittsmUndungen ausserhalb des Brenners be- findet.
Auf diese Weise kann sich auch bei besonders ungünstigen Verhältnissen die Flammenfront oder ein Flammenrückschlag dem Brennerkopf nicht allzusehr nähern.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemässen Brenners mit mehreren Leitungen für den Brennstoff, die einer oder mehreren Verbrennungsgasleitungen zugeordnet sind. bilden die Achsen der Brennstoffleitungen im Bereich der Austrittsmündungen die Erzeugenden eines Kegelmantels, dessen Spitze
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in einem Abstand vor dem Brenner in derAchsederzentralen Austrittsmündung der Leitung für das Verbrennungsgas bzw. bei Anordnung mehrerer Austrittsmündungen desselben inderzentralenAchsedesvon diesen Mündungen gebildeten Kranzes liegt.
Der den Gegenstand der Erfindung bildende Brenner ermöglicht auf einfache und wirksame Weise, das kritische Problem der Flammenrückschläge zu lösen, wobei den aus dem Brenner austretenden Flammen eine bedeutende kalorische Energie und eine grosseKraftverliehen wird. Er bietet auch bedeutende ökonomische Vorteile, indem er die Entwicklung einer ausserordentlich grossen Kalorienausbeute bei hohen
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seiner aussergewöhnlichen kalorischen Leistungsfähigkeit seine Verwendung im kontinuierlichen Betrieb von Flammenöfen, wie z. B. Siemens-Martin-Öfen, möglich gemacht, wobei neben den erwähnten Vor- teilen noch eine erhöhte Oxydationswirkung der Flamme nutzbar gemacht werden kann. Auf diese Weise konnte die Behandlungsdauer wesentlich herabgesetzt werden.
Ausserdem gestattet der Brenner die Ver- wendung eines sehr sauerstoffreichen Verbrennungsgases, z. B. von Sauerstoff mit einer Reinheit von mehr als 95% und sogar 99je.
Bei einer andern Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Brenners sind die Achsen der Austritts- mündungen der Brennstoffleitungen zum grössten Teil gegen die obere Aussenfläche des Verbrennungsgasstrahles gerichtet, um einerseits die Intensität der Flamme nach unten, d. h. beim Siemens-Martin-Ofen gegen das flüssige Metallbad, zu konzentrieren und um anderseits einen Schutzschirm für das Gewölbe des Ofens gegen die Strahlung der Flamme zu schaffen.
Den Austrittsöffnungen für den Brennstoff kann auch eine ovale Form erteilt werden, um den Brennstoff leichter in der gewünschten Zone verteilen zu können.
Mit dem Brenner gemäss der Erfindung erhält man Flammen, deren Länge vollkommen regelbar und vom Verbrennungsgasüberschuss abhängig ist. Ausserdem ermöglichen es die auf diese Weise erhaltenen Flammen, in Abhängigkeit vom Durchmesser der Austrittsöffnungen des Brennstoffes und des Verbrennungsgases, eine beträchtliche Kalorienausbeute zu erzielen, bei hoher Temperatur (mindestens 22000, d. h. um ungefähr 5000 C höher als die. derzeit erreichbaren Temperaturen). Als Beispiel, jedoch nicht als Abgrenzung, besitzt ein gemäss der Erfindung ausgebildeter Brenner folgende Zuleitungen : < pder Sauerstoffzuführung : 10 mm °)der Ölzuführung : 4 mm.
Dies ergibt bei 22000 C eine Kalorienausbeute von mindestens 12, 000. 000 Kalorien je Stunde.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt. Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Brenner, und Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den Brennerkopf gemäss Fig. 1.
In Fig. 1 ist mit 1 die Aussenwand des Brenners bezeichnet. Der Sauerstoff wird durch die Leitung 2 zugeführt, geht durch eineRückschlagsicherung 3 und verlässt den Brenner durch eine Leitung 4, die einen konvergierenden Abschnitt 5 und einen zylindrischen Abschnitt 6 aufweist.
Der Brennstoff wird durch die Leitung 7 bis zum Ende 8 des Brenners zugeführt. An dieser Stelle erleidet die Zuführungsleitung 7 eine Richtungsänderung und mündet bei der Stelle'9 schräg im Brennerkopf. In Fig. 2 ist mit 10 die obere Aussenfläche der Verbrennungsgasstrahlen bezeichnet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Brenner für flüssige Kohlenwasserstoffe mit zueinander geneigten Leitungen für das sauerstoffreiche Verbrennungsgas und für den flüssigen Kohlenwasserstoff, dadurch gekennzeichnet, dass diese Leitungen (6, 7) im Bereich der Austrittsmündungen (9) einen Winkel miteinander einschliessen, dessen Scheitel sich in einem Abstand von 3 bis 25 cm von den Austrittsmündungen (9) ausserhalb des Brenners (1) befindet.