CH469943A - Nozzle for burning liquid fuels or for blowing oxidizing gas into steel furnaces - Google Patents

Nozzle for burning liquid fuels or for blowing oxidizing gas into steel furnaces

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CH469943A
CH469943A CH405867A CH405867A CH469943A CH 469943 A CH469943 A CH 469943A CH 405867 A CH405867 A CH 405867A CH 405867 A CH405867 A CH 405867A CH 469943 A CH469943 A CH 469943A
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CH
Switzerland
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nozzle
fuel
gas
oxidizing gas
pipe
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CH405867A
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German (de)
Inventor
Sivala Zdenek
Ritz Zdenek
Pycha Bohumil
Original Assignee
Nova Hut Klementa Gottwalda Na
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42Constructional features of converters
    • C21C5/46Details or accessories
    • C21C5/4606Lances or injectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/106Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2900/00Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/00006Liquid fuel burners using pure oxygen or O2-enriched air as oxidant

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Description

  

  Düse     zum    Verbrennen von flüssigen     Brennstoffen     oder zum Einblasen von     Oxydationsgas    in Hüttenöfen    Die Erfindung betrifft eine Düse zum Verbrennen  von flüssigen Brennstoffen mit einem Oxydationsgas  oder zum Einblasen von Oxydationsgas in Hüttenöfen,  insbesondere     Siemens-Martin-    und     Tandemöfen    und  Konverter, welche konzentrische Rohre aufweist, und  zwar, von innen heraus, ein Rohr zur Zuführung von  Brennstoff oder einem nicht brennbaren Gas, ein     Iso-          lierrohr,    ein Rohr zur Zuführung von Kühlmittel, ein  Rohr zur Zuführung von Oxydationsgas und ein Rohr  zur Abführung des     Kühlmittels,

      von denen die     Zuführ-          rohre    für den Brennstoff oder das nicht brennbare Gas  und für das Oxydationsgas in schräg zur Düsenlängs  achse angeordnete Kanäle münden, deren Längsachsen  sich ausserhalb der Düsenmündungen schneiden.  



  Die bisher bekannten     Sauerstoff-Brennstoff-Düsen     sind     konstruktiv        kompliziert    und schwierig     instandzu-          halten;    sie     erfordern    komplizierte Sicherungsvorrichtun  gen und sind betrieblich unzuverlässig.  



  Bei einer ersten Düse findet die Mischung von Gas  brennstoff mit Sauerstoff entweder in einer im Düsen  körper angebrachten Mischkammer oder in der     Düsen-          oder        Gaskanalmündung    oder schliesslich ausserhalb der  Düse in einer nicht zu grossen Entfernung vom Düsen  mantel statt. Alle diese drei Mischungsarten sind unvor  teilhaft, die erste und die zweite wegen Explosionsgefahr,  die dritte, weil die Düsen- bzw.     Gaskanalmündung    leicht  mit Schlacke oder Metall verstopfen kann, die wegen  der beträchtlichen Schaumbildung in der Schlacke und  im Metallbad am Düsenmantel haften bleiben.  



  Eine zweite bekannte Düse ist mit einem zur Rege  lung der Flammenlage dienenden ;Ring, in dem der  Sauerstoff strömt und ein flüssiger Brennstoff zerstäubt  wird, versehen. Ihre Herstellung erfordert einen ziemlich  grossen     Arbeitsaufwand    und sie ist nicht leicht instand  zuhalten.

   Weiter müssen die Betriebsbedingungen ganz  genau beobachtet werden, da bei     Sauerstoffzuführungs-          störungen    der nicht verbrannte Brennstoffteil mit     gros-          ser    Wahrscheinlichkeit im Regelungsring abgesetzt wird,  so dass die Funktion des Rings gefährdet oder sogar ver  hindert wird, und anderseits bei einem plötzlichen Sauer-         stoff-Druckabfall    der flüssige Brennstoff in die Sauer  stoffzuführung eindringen kann.

   Eine andere Ursache  unbefriedigender Düsenfunktion besteht darin, dass  Schlacke und Metall während des Einblasens von Gas  auf die     Metallschmelzen-Oberfläche    stark     zerspritzen     und Tröpfchen von Schlacke und Metall auf der Regel  ring-Innenwand abgelagert werden können, wodurch  wiederum die Funktion der Düse gefährlich beeinflusst  werden kann.  



  Die letzte der bekannten Düsen ist mit einem System  von in den     Sauerstoffzuführkanälen    des     Düsenkopfes     angebrachten und zur     Zerstäubung    flüssigen Brennstoffs  dienenden Mischkammern versehen. Im Falle einer Ver  stopfung der     Mischkammer-Mündungen    mit Schlacke  oder Metall besteht die Gefahr, dass der flüssige Brenn  stoff mit Sauerstoff zusammentrifft, wobei die eng am  Düsenkopf gebildeten Flammen den Düsenkopf stark  thermisch überlasten können.  



  Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die ge  schilderten Nachteile zu beheben.  



  Die Düse nach der Erfindung ist dadurch gekenn  zeichnet, dass das     Zuführrohr    für den Brennstoff oder  das nicht brennbare Gas mit dem Düsenkopf verbunden  ist, in dem ein lösbarer, mit einem Deckel fest verbun  dener Stutzen eingesetzt ist, und dass in dem Stutzen  radial angeordnete Öffnungen und in dem Düsenkopf  ein Verteilungskanal und radial angeordnete, an der  inneren Seite mit dem Verteilungskanal in Verbindung  stehende und an der äusseren Seite in den Umgebungs  raum der Düse führende Rillen vorgesehen sind.  



  Auf diese Weise ist es z. B. möglich, eine wirkungs  volle Verbrennung von flüssigem, durch einen     Oxyda-          tionsgasstrom    zerstäubten Brennstoff oder das Einblasen  von Sauerstoff oder Oxydationsgasgemischen in Herd  öfen oder Konverter und sonstiger Frischgefässen zu  erreichen.  



  Weiter kann die neue Düse aus einfachen, ferti  gungsbilligen Einzelteilen aufgebaut werden, unterliegt  erfahrungsgemäss nur einer schwachen Abnutzung, kann  thermisch wirkungsvoll eingesetzt und z. B. an beson-           dere    Forderungen des Hüttenbetriebes     angepasst    wer  den und ermöglicht ein rasches, operatives Eingreifen in  den     Frischprozess.     



  Die Erfindung soll nun mit     Hilfe    der Figur     .an-.einem     Ausführungsbeispiel näher     erläutert    werden.  



  Das zur     zentrischen    Zuführung von Brennstoff die  nende Brennstoffrohr 1 ist von einem Isolierrohr 8     und     einem     Kühlmittelzuführrohr    9 und einem Sauerstoffrohr  12 und einem     Kühlmittelabführungsrohr    11 konzen  trisch umgeben. Das Ende des Brennstoffrohres 1 in der  Richtung des Brennstoffflusses ist mit einem     Düsenkopf     2 verbunden, der auch am Endteil des Sauerstoffrohres  12 anliegt. In den     ssüsenkopf    2 und     an    dessen     unterem     Ende ist ein     Rohrstutzen    4     eingesetzt,    der mit einem  Deckel 3 fest verbunden ist.

   Das innere     Kühlmittelzu-          führrohr    9 ist mit dem     äusseren        Kühlmittelabführrohr     11 mit im Düsenkopf 2 vorgesehenen und radial ver  laufenden Verbindungskanälen 10 verbunden.  



  Die im Düsenkopf angeordnete Verlängerung des  Sauerstoffrohrs 12 steht mit einer Mehrzahl von radial  verlaufenden, mit der Düsenlängsachse einen Winkel bil  denden und in den Herdraum     mündenden        Kanälen    13,  welche zum Einblasen von Sauerstoff in den Herdraum  vorgesehen sind, in Verbindung.  



  Der Rohrstutzen     A.    ist     mit    einer Mehrzahl von un  mittelbar     oberhalb    des -Schutzdeckels 3 -angeordneten  Öffnungen 5 versehen.     Diese    Öffnungen 5 münden in  einen     ringförmigen,    den Rohrstutzen     .4    umgebenden  Verteilerkanal 6, dessen Wandung teilweise durch die  Oberseite des Deckels 3 und teilweise durch die Unter  seite des Stutzens 4 gebildet ist.

   Weiter ist     im    Unterteil  des Düsenkopfes 2     eine    Mehrzahl von radial verlaufen  den und in den Herdraum mündenden Rillen 7 ange  bracht, deren Wandungen teils durch die Oberseite des  Deckels 3 und teils durch den     Düsenkopfkörper    gebildet  sind und sich in der Richtung auf den Herdraum     gleich-          mässig    verengen. Die Öffnungen 5 verbinden das     Innere     des Stutzens 4 mit dem Verteiler 6, so dass der :durch  das Brennstoffrohr 1 strömende Brennstoff frei in den  Herdraum eintreten kann, wobei seine :Strömungsge  schwindigkeit in den sich verengenden Rillen 7 zunimmt.  



  Die Strömungsrichtungen des flüssigen Brennstoffs  und bzw. der Gase sind in der Zeichnung mit Pfeilen  veranschaulicht, und zwar die Richtung des     Brennstoffs     mit einem     punktierten,    die Richtung des     Sauerstoffs    mit  einem gestrichelten und die Richtung des Kühlmittels  mit einem ausgezogenen Pfeil.  



  Im folgenden soll noch die Funktion der beschrie  benen Düse angegeben werden:  Der     flüssige    Brennstoff, z. B. Heizöl, wird durch das  Brennstoffrohr 1, den Düsenkopf 2, die radial ange-    brachten     ..Öffnungen    5, den Verteilerkanal 6     _und.die    Ril  len 7 in den Herdraum -geführt. Das     Oxydationsmittel,     z. B.

   Sauerstoff, wird durch den Raum zwischen dem       inneren    Kühlrohr 9 und dem Sauerstoffrohr 12 =und  durch das System von Sauerstoffkanälen 13 ebenfalls,  und zwar in     unmittelbarer    Nähe der Mündungen der  Rillen 7 in den Herdraum     eingeblasen.    Das Kühlmittel  strömt durch den Raum     zwischen    dem Brennstoffrohr 1  und dem Düsenkopf 2, die     Verbindungskanäle    10 und  den Raum zwischen dem Sauerstoffrohr 12 und dem       Abführrohr    11.

   Das     Oxydationsmittel    stösst nach seinem  Austritt aus den     Sauerstoffkanälen    13 gegen den aus den  Rillen 7 herausfliessenden Brennstoff, den es vollkom  men zerstäubt und an Ort und Stelle verbrennt.  



  Die Düse kann auch zum Blasen von oxydierenden  Gasen auf     -die        Oberfläche    einer     Metallschmelze    verwen  det werden. In diesem Falle wird durch das Rohr 1 an  statt Brennstoff Dampf, Pressluft oder     ein    anderes     nicht     brennbares Gas zugeführt, dessen Aufgabe es ist, die  Rillen 7 gegen     Verunreinigung    durch Ablagerungen von  Schlacke oder Metall zu schützen.  



  Sollten die     Rillen    7 bei der einen oder anderen Ver  wendung doch verschmutzen, so können sie nach Ab  nahme des Deckels 3 und des Stutzens 4 leicht gereinigt  werden.



  The invention relates to a nozzle for burning liquid fuels with an oxidizing gas or for injecting oxidizing gas in metallurgical furnaces, in particular Siemens-Martin and tandem furnaces and converters, which has concentric tubes and from the inside out, a pipe for the supply of fuel or a non-flammable gas, an insulating pipe, a pipe for the supply of coolant, a pipe for the supply of oxidizing gas and a pipe for the discharge of the coolant,

      of which the feed pipes for the fuel or the non-combustible gas and for the oxidizing gas open into channels which are arranged at an angle to the nozzle longitudinal axis and whose longitudinal axes intersect outside the nozzle mouths.



  The previously known oxygen-fuel nozzles are structurally complex and difficult to maintain; they require complicated backup devices and are operationally unreliable.



  In the case of a first nozzle, gas fuel and oxygen are mixed either in a mixing chamber installed in the nozzle body or in the nozzle or gas channel mouth or finally outside the nozzle at a distance not too great from the nozzle jacket. All of these three types of mixture are unfavorable, the first and second because of the risk of explosion, the third because the nozzle or gas channel mouth can easily become clogged with slag or metal, which stick to the nozzle jacket because of the considerable foaming in the slag and in the metal bath.



  A second known nozzle is provided with a ring which serves to regulate the position of the flame, in which the oxygen flows and a liquid fuel is atomized. It takes a rather large amount of labor to manufacture and is not easy to maintain.

   In addition, the operating conditions must be observed very closely, since in the event of oxygen supply malfunctions the unburned fuel part is very likely to be deposited in the control ring, so that the function of the ring is endangered or even prevented. Pressure drop, the liquid fuel can penetrate into the oxygen supply.

   Another cause of unsatisfactory nozzle function is that slag and metal are strongly atomized while gas is being blown onto the molten metal surface and droplets of slag and metal can be deposited on the inner wall of the ring, which in turn can have a dangerous effect on the function of the nozzle .



  The last of the known nozzles is provided with a system of mixing chambers which are installed in the oxygen supply channels of the nozzle head and are used for atomizing liquid fuel. If the mixing chamber mouths are clogged with slag or metal, there is a risk that the liquid fuel will meet oxygen, and the flames formed close to the nozzle head can severely thermally overload the nozzle head.



  It is an aim of the present invention to remedy the disadvantages outlined.



  The nozzle according to the invention is characterized in that the feed pipe for the fuel or the non-combustible gas is connected to the nozzle head, in which a detachable, firmly verbun dener connector is inserted, and that in the connector radially arranged openings and in the nozzle head a distribution channel and radially arranged, on the inner side with the distribution channel in connection and on the outer side leading into the surrounding space of the nozzle are provided.



  In this way it is e.g. B. possible to achieve an effective full combustion of liquid fuel atomized by a stream of oxygenation gas or the injection of oxygen or oxygenation gas mixtures in stoves or converters and other fresh vessels.



  Next, the new nozzle can be constructed from simple, producible low-cost items, is subject to experience only a slight wear, can be used thermally effectively and z. For example, it can be adapted to the special requirements of the smelter and enables rapid, operative intervention in the fresh process.



  The invention will now be explained in more detail with the aid of the figure .an-.an embodiment.



  The nende fuel pipe 1 for the central supply of fuel is surrounded by an insulating tube 8 and a coolant supply pipe 9 and an oxygen pipe 12 and a coolant discharge pipe 11 concentric. The end of the fuel pipe 1 in the direction of the fuel flow is connected to a nozzle head 2 which is also in contact with the end part of the oxygen pipe 12. In the ssüsenkopf 2 and at its lower end, a pipe socket 4 is inserted, which is firmly connected to a cover 3.

   The inner coolant supply pipe 9 is connected to the outer coolant discharge pipe 11 with radially extending connecting channels 10 provided in the nozzle head 2.



  The arranged in the nozzle head extension of the oxygen tube 12 is connected to a plurality of radially extending, with the nozzle longitudinal axis an angle bil Denden and opening into the oven chamber channels 13, which are provided for blowing oxygen into the oven chamber.



  The pipe socket A. is provided with a plurality of openings 5 arranged un indirectly above the protective cover 3. These openings 5 open into an annular, the pipe socket .4 surrounding distribution channel 6, the wall of which is partially formed by the top of the cover 3 and partially by the bottom of the nozzle 4.

   Next, in the lower part of the nozzle head 2, a plurality of radially extending grooves 7 opening into the oven chamber are introduced, the walls of which are partly formed by the top of the cover 3 and partly by the nozzle head body and are uniform in the direction of the oven chamber narrow. The openings 5 connect the interior of the nozzle 4 with the distributor 6 so that the fuel flowing through the fuel pipe 1 can freely enter the hearth space, its flow rate increasing in the narrowing grooves 7.



  The flow directions of the liquid fuel and / or the gases are illustrated in the drawing with arrows, namely the direction of the fuel with a dotted arrow, the direction of the oxygen with a dashed line and the direction of the coolant with a solid arrow.



  In the following, the function of the described enclosed nozzle should be given: The liquid fuel, z. B. heating oil, is guided through the fuel pipe 1, the nozzle head 2, the radial openings 5, the distribution channel 6 and the grooves 7 into the hearth. The oxidizing agent, e.g. B.

   Oxygen is also blown through the space between the inner cooling tube 9 and the oxygen tube 12 = and through the system of oxygen channels 13, specifically in the immediate vicinity of the mouths of the grooves 7 in the hearth. The coolant flows through the space between the fuel pipe 1 and the nozzle head 2, the connecting channels 10 and the space between the oxygen pipe 12 and the discharge pipe 11.

   After exiting the oxygen channels 13, the oxidizing agent encounters the fuel flowing out of the grooves 7, which it atomizes completely and burns on the spot.



  The nozzle can also be used to blow oxidizing gases onto the surface of molten metal. In this case, instead of fuel, steam, compressed air or another non-flammable gas is fed through the pipe 1, the task of which is to protect the grooves 7 against contamination by deposits of slag or metal.



  Should the grooves 7 get dirty in one or the other Ver use, they can be easily cleaned after removal of the cover 3 and the nozzle 4.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Düse zum Verbrennen von flüssigen Brennstoffen mit einem .Oxydationsgas oder -zum Einblasen von Oxy- dationsgas: PATENT CLAIM Nozzle for burning liquid fuels with an oxidizing gas or for blowing in oxidizing gas: in Hüttenöfen, insbesondere Siemens-Martin- und Tandemöfen und Konverter, welche konzentrische Rohre aufweist, und zwar, von innen heraus, ein Rohr zur Zuführung von Brennstoff oder einem nicht brenn baren Gas, ein Isolierrohr, ein Rohr zur Zuführung von Kühlmittel, ein Rohr zur Zuführung von Oxydations gas -und ein Rohr zur Abführung des Kühlmittels, in metallurgical furnaces, in particular Siemens-Martin and tandem furnaces and converters, which have concentric tubes, namely, from the inside, a tube for supplying fuel or a non-combustible gas, an insulating tube, a tube for supplying coolant, a tube for supplying oxidation gas - and a pipe for discharging the coolant, von denen die Zuführrohre für den Brennstoff oder das nicht brennbare Gas und für das Oxydationsgas in schräg zur Düsenlängsachse angeordnete Kanäle münden, deren Längsachsen sich ausserhalb der Düsenmündungen schneiden, -dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführ- rohr -(1) für den Brennstoff oder das nicht brennbare Gas mit dem Düsenkopf (2) verbunden ist, in dem ein lösbarer, mit einem Deckel (3) fest verbundener Stutzen (4) eingesetzt ist, und dass in dem Stutzen (4) radial an geordnete Öffnungen und in dem Düsenkopf (2) ein Verteilungskanal (6) und radial angeordnete, an der inneren -Seite mit dem Verteilungskanal (6) of which the feed pipes for the fuel or the non-flammable gas and for the oxidizing gas open into channels arranged at an angle to the nozzle longitudinal axis, the longitudinal axes of which intersect outside the nozzle mouths, - characterized in that the feed pipe - (1) for the fuel or the non-flammable gas is connected to the nozzle head (2), in which a detachable nozzle (4) firmly connected to a cover (3) is inserted, and that in the nozzle (4) radially arranged openings and in the nozzle head (2 ) a distribution channel (6) and radially arranged, on the inner side with the distribution channel (6) in Verbin dung stehende und an der äusseren Seite in den Umge bungsraum der Düse führende Rillen (7) vorgesehen sind. in connection standing and on the outer side in the environment surrounding the nozzle leading grooves (7) are provided.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3730505A (en) * 1970-07-01 1973-05-01 Centro Speriment Metallurg Double delivery lance for refining the steel in the converter processes

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3730505A (en) * 1970-07-01 1973-05-01 Centro Speriment Metallurg Double delivery lance for refining the steel in the converter processes

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