DD210412A3 - RADIATION BURNER FOR MULTI-DRIVING WITH RADIAL ADVANCED FLAX FLAMES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Strahlungsbrenner mit radial sich erweiternder Flachflamme, der zur Durchfuehrung von Waerm -, Waermebehandlung-, Schmelz- und Brennprozessen vor allem in der Metallurgie, der keramischen Industrie und der metallver- und -bearbeitenden Industrie eingesetzt werden kann. Der Strahlungsbrenner muss auch bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen ohne konstruktive Aenderung einsetzbar sein,gutes Zuendverhalten besitzen und eine gute Flammenstabilitaet auch bei Ofenraumtemperaturen unter 800 Grad C aufweisen. Erfindungsgemaess ist die Gaszufuehrung innerhalb der Luftverdrallungseinrichtung in ihrer Stellung axial verschiebbar. Damit ist die Drallstroemung als wesentlicher Faktor fuer die Flachflamme beeinflussbar.The invention relates to a radiant burner with a radially expanding flat flame, which can be used to carry out heat, heat treatment, melting and combustion processes, above all in metallurgy, the ceramic industry and the metal working and processing industry. The radiant burner must also be used under different operating conditions without structural change, have good Zuendverhalten and have a good flame stability even at furnace room temperatures below 800 degrees C. According to the invention, the gas supply within the air twisting device is axially displaceable in its position. Thus, the swirl flow can be influenced as an essential factor for the flat flame.
Description
Strahlungsbrenner für Mehrstoffahrweise mit radial sich erweiternder FlachflammeRadiant burner for Mehrstoffahrweise with radially expanding flat flame
Die Erfindung betrifft einen Strahlungsbrenner mit radial sich erweiternder Plachflamme, der zur Durchführung von Wärm-, Wärmebehandlungs-, Schmelz- und Brennprozessen vor allem der Metallurgie, der keramischen Industrie und der metallver- und bearbeitenden Industrie eingesetzt werden kann.The invention relates to a radiant burner with radially expanding Plachflamme, which can be used to carry out heat, heat treatment, melting and combustion processes, especially metallurgy, the ceramic industry and the metalworking and processing industry.
Strahlungsbrenner mit radial sich erweiternder Flachflamme dienen zur intensiven, aber schonenden Übertragung der dem Brennstoff während der Verbrennung entbundenen Energie an das Wärmgut. Eine weitere Aufgabe ist eine hohe Temperaturvergleichmäßigung im Verbrennungsraum. Dieser Effekt wird bei Strahlungsbrennern dadurch erreicht, daß die ausströmenden heißen Abgase durch entsprechende konstruktive Gestaltung von Mischsystem und Brennerstein ihre Wärme an das meist keramische Brennersteinmaterial und die umgebenden Ofenwände abgeben·Radiant burners with radially expanding flat flame serve for intensive but gentle transfer of the energy released from the fuel during combustion to the heat material. Another object is a high temperature uniformity in the combustion chamber. This effect is achieved in radiant burners in that the outflowing hot exhaust gases by appropriate design of mixing system and burner stone their heat to the most ceramic burner stone material and the surrounding furnace walls ·
Daraus resultiert eine intensive Festkörperstrahlung mit hoher Wärmestromdichte im Hochtemperaturbereich und ein schonender Wärmeübergang auf das Wärmgut.This results in an intense solid state radiation with high heat flux density in the high temperature range and a gentle heat transfer to the Wärmgut.
Strahlungsbrenner unterscheiden sich vor allem in folgenden Dingen:-Radiation burners differ mainly in the following things: -
- Art der Brennstoff- und Verbrennungsluft zuführung,- Type of fuel and combustion air supply,
- Art der Vermischung von Brennstoff- und Verbrennungsluft. ' '- Type of mixing of fuel and combustion air. ''
- Porm des Brennersteines und- Porm of the burner stone and
- Winkel der sich radial erweiternden Plachflamme mit der Brennerachse.- Angle of the radially expanding Plachflamme with the burner axis.
Als Beispiel sei eine technische Lösung genannt, bei der die Luft- und Gas-zuführung. durch koaxial angeordnete Rohre erfolgt, wobei Gas innen und Luft außen in axialer Richtung zugefiüart werden. Die Luft wird über einen trichterartig erweiterten Kopf mit tangential angeordneten Bohrungen in mindestens drei Umfangsebenen verdrallt, während das Brenngas' in verschiedenen' Ebenen in'axialer Sichtung eintritt. Bei Brennstoff mit höherem Kohlenwasserstoffgehalt ist eine Anpassung an die niedrigere Zündgeschwindigkeit nicht möglich, so daß dann eine ungenügende Flammenstabilität besonders beim Kaltstart zu beobachten ist. J DD- PS 69659 /As an example may be mentioned a technical solution in which the air and gas supply. is carried out by coaxially arranged tubes, wherein gas inside and outside air are zugefiüart in the axial direction. The air is twisted over a funnel-like widened head with tangentially arranged bores in at least three circumferential planes, while the fuel gas 'enters different' levels inaxial sighting. For fuel with higher hydrocarbon content, an adjustment to the lower ignition speed is not possible, so that then an insufficient flame stability is observed especially at cold start. J DD-PS 69659 /
Bei- einer" weiteren"bekannten technischen Lösung wird die Luft über tangential in einem bestimmten Winkel zur Brennerachse in ein oder zwei Umfangsebenen angeordnete Bohrungen verdrallt. Der entstehende Unterdruck führt zur Ansaugung und Vermischung mit dem fast drucklos zugeführten Brenngas.In a "further" known technical solution, the air is twisted over tangentially arranged at a certain angle to the burner axis in one or two circumferential planes holes. The resulting negative pressure leads to the intake and mixing with the almost unpressurized fuel gas.
Eine Anpassung an verschiedene Betriebsbedingungen, wie verfügbarer Verbrennungsluftdruck oder Verbrennungslufttemperatur, wird durch Veränderungen der Durchmesser und Winkel der Luftzuführungsbohrungeu. erreicht.Adaptation to various operating conditions, such as available combustion air pressure or combustion air temperature, is accomplished by altering the diameter and angle of the air supply bore. reached.
Die bekannten technischen Lösungen beinhalten in ihrer Gesamtheit folgende Nachteile:The known technical solutions as a whole contain the following disadvantages:
1. Keine Anpassungsmöglichkeit an verschiedene Anwenderbetriebsbedingungen zur Erhaltung der wesentlichen Brennerparameter ohne konstruktive Änderungen.1. No possibility to adapt to different operating conditions to maintain the essential burner parameters without design changes.
2. Das .Brennverhalten für verschiedene Gasarten zeigt keine vergleichbaren Werte.2. The burning behavior for different types of gas shows no comparable values.
3. Geringer Arbeitsbereich mit sich radial erweiternder Plachflamme im Verhältnis zum gesamt möglichen Regelbereich des Brenners·3. Low work area with radially expanding Plach flame in relation to the total possible control range of the burner ·
4. Mehrstoffahrweise ist nur durch konstruktive Veränderungen möglich.4. Mehrstoffahrweise is possible only by design changes.
5p Zuführung der Verbrennungsluft mit hohem Luftdruck.5p supply of combustion air with high air pressure.
6. Verschleißerscheinungen am Brenner durch ungenügende Abdichtung des Hingspaltes zwischen Brennermantel und umgebende Ofenwandung.6. Wear on the burner due to insufficient sealing of the Hingspaltes between the burner jacket and surrounding furnace wall.
7. Ungenügendes Betriebsverhalten, vor allem bei Ofenraumtemperaturen unterhalb SOO G, was sich besonders, auf den Betrieb von periodisch arbeitenden Öfen störend auswirkt.7. Insufficient performance, especially at furnace room temperatures below SOO G, which is particularly disturbing to the operation of periodically operating furnaces.
Ziel der Erfindung ist ein Strahlungsbrenner mit radial sich erweiternder Plachflamme, bei dem ein intensiver Wärmeübergang durch Strahlung vom keramischen Material auf das Wärmgut erfolgt und damit ein rationeller Energieeinsatz bewirkt wird.The aim of the invention is a radiant burner with radially expanding Plach flame, in which an intense heat transfer by radiation from the ceramic material takes place on the Wärmgut and thus a rational use of energy is effected.
Aufgabe der Erindung ist die Bereitstellung eines Strahlungsbrenners mit radial sich erweiternder Plachflamme, dessen Brennerparameter auch bei unterschiedlichsten Betriebsbedingungen ohne konstruktive Änderungen erhalten bleiben, der ein gutes Zündverhalten aufweist, dessen Plammenstabilität auch bei Ofenraumtemperaturen unter 800 C ausreichend ist, der einen großen Arbeitsbereich als Plachflammenbrenner im Verhältnis zu seinem möglichen Regelbereich besitzt, der die Mehrstoffahr1«eise erlaubt und dessen Konstruktion dem Verschleiß durch heiße Abgase entgegenwirkt.The object of the Erindung is to provide a radiant burner with radially expanding Plachflamme whose burner parameters are maintained even under varying operating conditions without structural changes, which has a good ignition, the plam stability is sufficient even at furnace room temperatures below 800 C, a large working area as Plachflammenbrenner in relative to its possible control region having that allows Mehrstoffahr 1 "else and the construction of the wear counteracts by hot exhaust gases.
Die Erfindung stellt einen Strahlungsbrenner für Mehrstoff ahrweise mit sich radial erweiternder Plachflamme dar, die sich an einen trompetenartig erweiternden Verbrennungskanal im Brennerstein und an die ihn umgebende Ofenwand gut anlegt.The invention is a radiant burner for Mehrstoff ahrweise with radially expanding Plachflamme, which fits well to a trumpet-like expanding combustion channel in the burner block and the surrounding furnace wall.
Daa führt zu einem hohen Wärmeübergang von den heißen Abgasen an das keramische Material des 3rennersteines und der. Öfenwand. Daraus resultiert wiederum ein intensiver Wärmeübergang durch Strahlung vom keramischen Material auf das Wärmgut. Sin weiterer Effekt ist die Ansaugung von Abgasen aus dem Ofenraum, wodurch eine Temperat-urvergleichmäßigung in der Ofenatmosphäre entsteht. .Daa leads to a high heat transfer from the hot exhaust gases to the ceramic material of the burner brick and the. Öfenwand. This in turn results in an intense heat transfer by radiation from the ceramic material to the Wärmgut. Sin another effect is the intake of exhaust gases from the furnace chamber, whereby a temperature equalization in the furnace atmosphere is formed. ,
Folgende, technische. Lösung gewährleistet eine radial sich erweiternde IPlachflamme.Following, technical. Solution ensures a radially expanding IPlachflamme.
Brennstoff und Verbrennungsluft werden über koaxial angeordnete Rohre einem Misch- und Verdauungssystem/zugeführt. Die Zuführungsrohre fördern von innen 'nach-außen die Medien Öl, Brenngas und Luft. Brenngas und Öl treten in einer Ebene in den Mis'chraunu ein-..Fuel and combustion air are fed via coaxial tubes to a mixing and digestion system. The feed pipes convey the media oil, fuel gas and air from the inside to the outside. Fuel gas and oil enter the Mis'chraunu in one plane.
Die Brenngaszuführung erfolgt erfindungsgemäß über in gleichem Abstand um die Brennerachse und zu ihr unter einem Winkel 5 angeordnete Schrägbohrungen. Daraus ergibt sich besonders beim Einsatz von inertreichen Brenngasen, die Beibehaltung eines großen Arbeitsbereiches als Plachflammenbrenner.The fuel gas supply takes place according to the invention via equally spaced around the burner axis and to her at an angle 5 arranged oblique holes. This results especially in the use of inert fuel gases, the maintenance of a large work area as Plachflammenbrenner.
Die Brennstoffzuführung ist innerhalb des Mischsystems in Richtung der Brennerachse verschiebbar.The fuel supply is displaceable within the mixing system in the direction of the burner axis.
Die Vermischung der Verbrennungsluft mit dem Brenngas wird ' erfindungsgemäß durch in einem Mischteil unter einem Winkel von oC gegenüber der Brennerachse angeordnete Leitbleche realisiert, die in einen Konfusor auslaufen.The mixing of the combustion air with the fuel gas' is realized according to the invention by arranged in a mixing part at an angle of oC relative to the burner axis baffles, which leak into a Konfusor.
Der Rückstau des Konfusors führt zu einem Einströmen der Verbrennungsluft in den Mischraum sowohl' in radialer als; auch tangentialer Richtung, bezogen auf eine Umfangsebene, wobei in Strömungsrichtung der radiale Anteil zugunsten des tangentialen Anteiles gleichmäßig abgebaut wird. Daraus resultiert erfindungsgemäß das gute Kaltstartverhalten und die ausreichende Verdrallung auch in niedrigen Lastbereichen.The backflow of the confuser leads to an inflow of combustion air into the mixing chamber both 'in radial than; also tangential direction, relative to a circumferential plane, wherein in the flow direction of the radial portion is reduced evenly in favor of the tangential portion. This results according to the invention the good cold start behavior and sufficient twisting even in low load ranges.
Der Konfusor im Mischteil bildet erfindungsgemäß mit einerThe confuser in the mixing part forms according to the invention with a
senkrecht auf der Brennerachse gedachten Ebene einen Winkel β , der die. Austrittsspirale der heißen Abgase innerhalb des Verbrennungskanals und aus dem Brennerstein und damit Misch- und Verbrennungszeit und letztlich die fflammenstabilität bestimmt.perpendicular to the burner axis imaginary plane an angle β, which is the. Outlet spiral of the hot exhaust gases within the combustion channel and from the burner stone and thus mixing and combustion time and ultimately determines the fflammenstabilität.
Die verstellbare Brennstoffzuführung gestattet bei veränderter Verbrennungslufttemperatur und angepaßter Stellung der Brennstoffzuführung die Beibehaltung aller Brennerparameter, die bei Verwendung von Kaltluft nachweisbar sind.The adjustable fuel supply allows with changed combustion air temperature and adjusted position of the fuel supply to maintain all burner parameters that are detectable when using cold air.
Weiterhin ist die Anpassung des Brenners an die Eingangsbedingungen des Betreibers besonders in Bezug auf verfügbaren Verbrennungsluftdruck und -temperatur bei Realisierung optimaler Ausgangsparameter, wie z. 3. Arbeitsbereich als Plachflammenbrenner, möglich.Furthermore, the adaptation of the burner to the input conditions of the operator is particularly in relation to available combustion air pressure and temperature when implementing optimal output parameters, such. 3rd working area as Plachflammenbrenner, possible.
Die Öllanze kann auch bei Brenngasbetrieb im Brenner im zentrischen Bereich verbleiben und erlaubt dadurch durch einfaches umschalten während des Betriebes eine echte Mehrs toffahrwei se.The oil lance can remain in the central area even with fuel gas operation in the burner and thereby allows a simple change over during operation a real Mehrs toffahrwei se.
Bei Uichtverfügbarkeit von Heizöl kann die Öllanze gegen einen Pilotbrenner oder eine Zünd- und überwachungseinrichtung ausgetauscht werden.If oil is readily available, the oil lance can be exchanged for a pilot burner or an ignition and monitoring device.
Zur Einführung des Mischteiles in den zylindrischen Teil des Terorennungskanals im Brennerstein ist erfindungsgemäß eins .Überlappung vorgesehen, die den Abbau von Rotations-3-rosung durch. Reibung in möglichen Ringspalten verhindert οFor the introduction of the mixing part in the cylindrical part of the Terorennungskanals in the burner block according to the invention one. Overlap is provided, the degradation of rotational 3-rosung by. Friction in possible annular gaps prevents ο
Zur Erhöhung der Lebensdauer des Brenners ist der Brennerstein so gestaltet, daß er als Widerlager für das Einbringen von Dochtmaterial in den Ringspalt zwischen Brenner und umgebender Ofenwand dient.To increase the life of the burner, the burner block is designed so that it serves as an abutment for the introduction of wick material in the annular gap between the burner and the surrounding furnace wall.
Die Konstruktion erlaubt eine einfache Fertigung und die Verwendung von Gußteilen.The construction allows for easy manufacture and the use of castings.
Das Ausführungsbeispiel zur Erfindung soll mit Hilfe der nachfolgend .aufgeführten Figuren erläutert werden:The embodiment of the invention will be explained with the aid of the following.
1: Strahlungsbrenner für Mehrstoffahrweise mit radial sich ausbreitender Flachflamme und variabler Drall" gestaltung1: Multi-fuel radiant burner with radially spreading flat flame and variable swirl design
Figur 2: Mischt eil'Figure 2: Mixes'
Figur.3: Brenngasdrallring Figure 3: fuel gas spinning ring
Brenngas wird dem Brenner über das Gaszuführungsrohr 1 zugeführt« Der Eintritt in den Mischraum 2 erfolgt über den Gasdrallring 3> der mit Schrägbohrungen 16. (Figur-3) versehen ist» die gegenüber der Brennerachse einen Winkel von ^ 20 ... -^. 40 aufweisen. Das Führungsrohr 4 kann entsprechend den gegebenen Erfordernissen mit einer Ollanze, einem Pilotbrenner oder einer Zündungs- und Flammenüber— wachungseinrichtung versehen werden.Fuel gas is supplied to the burner via the gas supply pipe 1. "The entry into the mixing chamber 2 via the Gasdrallring 3> with oblique holes 16. (Figure 3) is provided» opposite the burner axis an angle of ^ 20 ... - ^. 40 have. The guide tube 4 can be provided with an oil pan, a pilot burner or an ignition and flame monitoring device according to the given requirements.
Die Verbrennungsluft gelangt über das Brennergehäuse 5 und das Luftzuführungsrohr 13 zum Mischteil 6.The combustion air passes through the burner housing 5 and the air supply pipe 13 to the mixing part. 6
Im Mischteil 6 (Figur 2) wird der Verbrennungsluft die notwendige Brall3trömung zur Erreichung der Flachflamme gegeben. Ss besteht aus Leitblechen 14, die gegenüber der Brennerachse einen Winkel > 20 w ... ^ 40° bilden. Diese Leitbleche 14 laufen in einen Konfusor 7 aus,, der in einer rechtwinklig zur Brennerachse gedachten Ebene unter einem Winkel > 10 ... 4^ 30 die Verbrennungsluft in den Mischraum 2 einfließen läßt.In the mixing part 6 (Figure 2) the combustion air is given the necessary Brall3trömung to achieve the flat flame. Ss consists of baffles 14, which form an angle of> 20 w ... ^ 40 ° relative to the burner axis. These baffles 14 run out into a confuser 7, which allows the combustion air to flow into the mixing chamber 2 at a plane at right angles to the burner axis at an angle of> 10...
-τ--τ-
Im Mischraum 2 beginnt eine intensive Vermischung von Brennstoff und Verbrennungsluft bei gleichseitiger Rotationsbewegung} die sich im zylindrischen Teil des Ver~ brennungskanales 15 im Brennerstein 8 fortsetzt und zu.einem Ausströmen der entstehenden heißen Verbrennungsprodukte über den trompetenartig erweiterten Innenraum des Brennersteines führt.In the mixing chamber 2 begins an intensive mixing of fuel and combustion air at the same rotational movement} which continues in the cylindrical part of Ver ~ combustion channel 15 in the burner block 8 and zu.einem outflow of the resulting hot combustion products on the trumpet-like extended interior of the burner block leads.
Die Veränderung der Drallströmung in ihrem absoluten Betrag wird durch das Verschieben des Gaszuführungsrohres 1 im Mischt eil 2 über eine Verstelleinrichtung 9 ermöglicht.The change of the swirl flow in its absolute amount is made possible by the displacement of the gas supply pipe 1 in Mischt Eil 2 via an adjusting device 9.
Zur Verhinderung der Störung der Drallströmung ist der Übergang 10 des Mischteiles 6 in den zylindrischen Teil des Verbrennungskanales 15 überlappt gestaltet. Zur Abdichtung des Brenners gegenüber der umgebenden Ofenwand ist im Brennerstein 3 ein Widerlager 11 zum Einbringen von Dichtungsmaterial vorgesehen.To prevent the disturbance of the swirl flow, the transition 10 of the mixing part 6 is designed to overlap in the cylindrical part of the combustion channel 15. For sealing the burner relative to the surrounding furnace wall, an abutment 11 for introducing sealing material is provided in the burner block 3.
Der Brennerstein S ist über das Brennersteingehäuse 12 mit den übrigen 3rennerteilen verbunden.The burner block S is connected via the burner block housing 12 with the other 3rennerteilen.
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| ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |