DE10140835A1

DE10140835A1 - Oxygen burner used in high temperature processes comprises an inner tube delivering fossil fuel, a double-walled outer tube arranged around the inner tube and delivering oxygen, and drive devices axially adjusting the inner and outer tubes

Info

Publication number: DE10140835A1
Application number: DE10140835A
Authority: DE
Inventors: Joachim Piroth
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2003-03-20

Abstract

Oxygen burner (1) used in high temperature processes comprises an inner tube (2) for delivering fossil fuel and a double-walled outer tube (4) concentrically arranged around the inner tube and delivering oxygen. Drive devices axially adjust the inner and outer tubes relative to each other. Preferred Features: A spindle adjusting motor (7) attached to the inner tube on the feed side has a drive spindle (8) connected to one end of the outer tube on the feed side. The fossil fuel is natural gas and the inner tube has a connector (3) for connecting to a natural gas supply. A connector (5) on the outer tube is connected to an oxygen supply.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sauerstoff-Brenner für Hochtempeaturprozesse mit einem Innenrohr für die Zuführung von fossilem Brennstoff, typischerweise Erdgas, und einem dieses Innenrohr konzentrisch umschließenden doppelwandigen Außenrohr zur Zufuhr von Sauerstoff. The invention relates to an oxygen burner for High-temperature processes with an inner tube for the supply of fossil Fuel, typically natural gas, and a concentric of this inner tube enclosing double-walled outer tube for the supply of oxygen.

Derartige Brenner, sog. "Rohr-im-Rohr"-Brenner, sind in vielfältigen Ausführungen von verschiedenen Firmen auf dem Markt und werden beispielsweise in dem Artikel von M. Flamme, "Minderung der NO_x-Emission aus Hochtemperaturprozessen bei Einsatz von Sauerstoff" in Gaswärme Internat. 43 (1994) Nr. 3, S. 95-102, beschrieben. Sie werden mit großem Erfolg auch für die Beheizung von Schmelzwannen in der Glasindustrie eingesetzt (HVG-Mitteilung Nr. 1847, "Sauerstoff-Erdgasbefeuerung für Glasschmelzöfen, Erfahrungen aus der Praxis" von R. Beerkens, Eindhoven). Such burners, so-called "pipe-in-pipe" burners, are available in various versions from various companies on the market and are described, for example, in the article by M. Flamme, "Reduction of NO _x emissions from high-temperature processes when using oxygen" in gas heat boarding. 43 ( 1994 ) No. 3, pp. 95-102. They are also used with great success for heating melting furnaces in the glass industry (HVG Communication No. 1847, "Oxygen-natural gas firing for glass melting furnaces, practical experience" by R. Beerkens, Eindhoven).

Die Austrittsflächen des Innen- und Außenrohres, die beide jeweils typischerweise durch Metallrohre gebildet sind, legen über die pro Zeiteinheit austretenden Mengen an fossilem Brennstoff, typischerweise Erdgas, die Brennerleistung fest. The outlet surfaces of the inner and outer tubes, both of them are typically formed by metal pipes overlay per unit of time escaping amounts of fossil fuel, typically natural gas, the Burner output fixed.

Die Flammenform und hier insbesondere die Flammenlänge, werden typischerweise durch die Durchmesser der beiden Rohre festgelegt. Sie sind bei herkömmlichen Brennern konstant, d. h. die Flammenlänge ist insoweit nur über die Gasmengen und damit die eingebrachte Energie einstellbar. Dies kann zu Problemen führen, wenn beispielsweise Flammen aus sich symmetrisch gegenüberstehenden Brennern sich stören und eine versetzte Anordnung der Brenner oder die Anbringung der Brenner mit horizontalen Winkeln aus wannenkonstruktiven Gründen nicht möglich ist. The flame shape and here in particular the flame length typically determined by the diameter of the two tubes. they are constant with conventional burners, d. H. the flame length is only so far adjustable via the gas quantities and thus the energy introduced. This can lead to problems if, for example, flames are symmetrical opposing burners interfere and a displaced Arrangement of the burners or the attachment of the burners with horizontal Angles are not possible due to structural reasons.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs bezeichneten Sauerstoff-Brenner für Hochtemperaturprozesse, mit einem Innenrohr für die Zufuhr von fossilem Brennstoff und einem dieses Innenrohr konzentrisch umschließenden doppelwandigen Außenrohr zur Zufuhr von Sauerstoff, so auszubilden, daß auf einfache Weise eine Einstellung der Flammenlänge möglich ist. The invention has for its object the above Oxygen burner for high temperature processes, with an inner tube for the Supply of fossil fuel and an inner tube concentric enclosing double-walled outer tube for the supply of oxygen, so train that easily adjust the flame length is possible.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß Antriebsmittel zum axialen Verstellen des Innen- und Außenrohres relativ zueinander vorgesehen sind. This object is achieved according to the invention in that Drive means for the axial adjustment of the inner and outer tubes relative are provided to each other.

Durch diese Längsverschiebung der beiden koaxialen Rohre relativ zueinander kann mit Vorteil die Flammenform, insbesondere die Flammenlänge, bei konstanter Brenner-Leistung und laufendem Betrieb eingestellt werden, wodurch eine gegenseitige Störung der Brenner vermieden werden kann und eine größere Freiheit bei der konstruktiven Gestaltung der Einsatzorte der Brenner, z. B. der Glas-Schmelzwanne, gegeben ist. This longitudinal displacement of the two coaxial tubes relative to one another can advantageously the flame shape, in particular the flame length constant burner output and ongoing operation can be set, whereby mutual interference between the burners can be avoided and greater freedom in the constructive design of the locations of the Burner, e.g. B. the glass melting tank is given.

Dem Fachmann stehen zum gegenseitigen Verstellen der beiden konzentrischen Rohre eine Reihe von Möglichkeiten zur Verfügung. Those skilled in the art are able to mutually adjust the two concentric ones Pipes a number of ways are available.

Eine vorteilhaft einfache Verstellmöglichkeit ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung gegeben, wenn am Innenrohr an der Zufuhrseite ein Spindel- Stellmotor fest angebracht ist, dem eine Antriebsspindel zugeordnet ist, die mit einem Ende zufuhrseitig mit dem Außenrohr verbunden ist. According to one embodiment, an advantageously simple adjustment possibility is Invention given when a spindle on the inner tube on the feed side Actuator is firmly attached to which a drive spindle is assigned, with one end is connected on the supply side to the outer tube.

Aus Kostengründen ist hinsichtlich der Wahl des Brennstoffes diese so getroffen, daß der fossile Brennstoff Erdgas ist und das Innenrohr einen Anschluß-Stutzen für den Anschluß an eine Erdgasversorgung aufweist. For reasons of cost, the choice of fuel is the same met that the fossil fuel is natural gas and the inner tube one Has connecting piece for connection to a natural gas supply.

Am Außenrohr ist dabei ein Anschlußstutzen für den Anschluß an eine Sauerstoffversorgung angebracht. On the outer tube there is a connection piece for connection to a Oxygen supply attached.

Anhand eines in der Patentzeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles eines Sauerstoff-Brenners wird die Erfindung näher erläutert. Using an exemplary embodiment shown in the patent drawing Oxygen burner, the invention is explained in more detail.

Die einzige Figur zeigt einen Sauerstoff-Erdgas-Brenner 1 für Hochtemperaturprozesse, insbesondere für den Einsatz in Glasschmelzwannen, der prinzipiell aus zwei konzentrischen Rohre besteht. Über ein Innenrohr 2 erfolgt die Zufuhr von fossilem Brennstoff in gasförmiger Phase, typischerweise Erdgas, die zu diesem Zweck einen Anschluß 3 für die Verbindung zu einer Erdgasversorgung hat. Dieses Innenrohr 2 ist konzentrisch von einem Außenrohr 4 umschlossen, das einen Anschluß 5 für die Zufuhr von Sauerstoff besitzt. Das Außenrohr 4 besteht, wie die Darstellung der Figur im aufgeschnittenen Abschnitt zeigt, aus einem doppelwandigen Rohr, wobei in dem Ringraum 6 der Sauerstoff zum Brennerkopf strömt. The single figure shows an oxygen-natural gas burner 1 for high-temperature processes, in particular for use in glass melting tanks, which basically consists of two concentric tubes. An inner tube 2 is used to supply fossil fuel in the gaseous phase, typically natural gas, which for this purpose has a connection 3 for connection to a natural gas supply. This inner tube 2 is concentrically enclosed by an outer tube 4 , which has a connection 5 for the supply of oxygen. The outer tube 4 consists, as the illustration of the figure shows in the cut section, of a double-walled tube, the oxygen flowing in the annular space 6 to the burner head.

Am Innenrohr 2 ist ein Stellmotor 7 befestigt, der eine Stellmutter besitzt, in der eine Verstellspindel 8 aufgenommen ist, die an einem Ende mit dem Außenrohr fest verbunden ist. Bei einer Aktivierung des Stellmotors 7 verschiebt sich daher die Spindel 8 - und damit das Außenrohr 4 - parallel zur Längsachse, so daß die Länge der beiden Rohre 2, 4 im Verhältnis zueinander verändert werden kann. Hierdurch kann beim laufenden Betrieb des Brenners 1 und konstanter Brenner-Leistung die Form und die Länge der Flamme eingestellt werden. On the inner tube 2 , a servomotor 7 is fastened, which has an adjusting nut in which an adjusting spindle 8 is received, which is firmly connected at one end to the outer tube. When the servomotor 7 is activated, the spindle 8 - and thus the outer tube 4 - moves parallel to the longitudinal axis, so that the length of the two tubes 2 , 4 can be changed in relation to one another. As a result, the shape and length of the flame can be set while the burner 1 is in operation and the burner output is constant.

Denn durch die Längsverschiebung der Rohre ändern sich zwar nicht deren Radien, eine Veränderung der Flammenform/-länge tritt aber durch die lokale Veränderung des Mischungsverhältnisses Erdgas/O₂ unmittelbar am Brennerausgang ein. Wegen der unterschiedlichen Austrittsgeschwindigkeiten der Gase ist damit auch ein veränderter zeitlicher/lokaler Ablauf der Verbrennung verbunden, wodurch die Flammen länger oder kürzer werden. Because the longitudinal displacement of the pipes does not change their radii, but a change in the flame shape / length occurs due to the local change in the natural gas / O ₂ mixing ratio directly at the burner outlet. Because of the different exit velocities of the gases, this also involves a change in the temporal / local course of the combustion, as a result of which the flames become longer or shorter.

Es versteht sich, daß die dargestellte Verstellung der beiden Rohre mit dem Spindelantrieb 7, 8 nur ein Ausführungsbeispiel ist. Dem Fachmann stehen weitere Antriebs-Möglichkeiten für die gegenseitige Längsverschiebung der beiden Profile 2, 4 zur Verfügung. It is understood that the adjustment of the two tubes shown with the spindle drive 7 , 8 is only one embodiment. Further drive options for the mutual longitudinal displacement of the two profiles 2 , 4 are available to the person skilled in the art.

Claims

1. Oxygen burner burner ( 1 ) for high-temperature processes, with an inner tube ( 2 ) for the supply of fossil fuel and a double-walled outer tube ( 4 ) concentrically surrounding this inner tube for the supply of oxygen, characterized in that drive means ( 7 , 8 ) for axially adjusting the inner and outer tubes ( 2 , 4 ) are provided relative to each other.

2. Oxygen burner according to claim 1, characterized in that a spindle servomotor ( 7 ) is fixedly attached to the inner tube ( 2 ) on the supply side, to which a drive spindle ( 8 ) is assigned, which has one end on the supply side with the outer tube ( 4 ) is connected.

3. Oxygen burner according to claim 1 or 2, characterized in that the fossil fuel is natural gas and the inner tube ( 2 ) has a connecting piece ( 3 ) for connection to a natural gas supply.

4. Oxygen burner according to one of claims 1 to 3, characterized in that a connecting piece ( 5 ) for connection to an oxygen supply is attached to the outer tube ( 4 ).