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.