DE1151266B

DE1151266B - Especially for Siemens-Martin-OEfen certain dual and multi-fuel burners for high heat loads

Info

Publication number: DE1151266B
Application number: DEA33615A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wilhelm Gerling; Joachim Bresser; Edgar Wamsbach
Original assignee: Dillinger Huettenwerke AG
Current assignee: Dillinger Huettenwerke AG
Priority date: 1959-12-29
Filing date: 1959-12-29
Publication date: 1963-07-11
Also published as: LU39557A1

Description

Insbesondere für Siemens-Martin-Öfen bestimmter Zwei- und Mehrstoffbrenner für hohe Wärmebeanspruchung Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zwei- und Mehrstoffbrenner, beispielsweise für Teer, Gas und Luft, für hohe Wärmebeanspruchung mit von einem äußeren Kühlmantel umschlossenen, in Brennerdüsen endenden Brennstoff- und Luftzufuhrkanälen, besonders für Siemens-Martin-Öfen.Dual and multi-fuel burners designed especially for Siemens-Martin ovens for high thermal stress The present invention relates to a two- and multi-fuel burner, for example for tar, gas and air, for high thermal loads with one outer cooling jacket enclosed fuel and air supply channels ending in burner nozzles, especially for Siemens-Martin ovens.

Derartige Brenner sind bereits bekannt und werden beispielsweise als mit Teer und Koksgas gespeiste Zweistoffbrenner in Siemens-Martin-Schmelzöfen angewandt. Trotz des äußeren Kühlmantels ist der Verschleiß der Brennerdüsen infolge der starken Hitzeeinwirkung sehr groß. Bereits nach wenigen Betriebstagen müssen die Brenner ausgewechselt werden, da die Düsen verbrannt sind. Versuchsweise aus hitzebeständigen Werkstoffen gefertigte Düsen brachten ebenfalls keine wesentliche, Erhöhung der Lebensdauer des Brenners, da Teile des flüssigen Brennstoffes auf der glühenden Mündung des Brennstoffkanals festbacken.Such burners are already known and are for example as Dual-fuel burners fed with tar and coke gas are used in Siemens-Martin melting furnaces. Despite the outer cooling jacket, the torch nozzles wear out as a result of the strong Heat exposure very great. After just a few days of operation, the burners have to replaced because the nozzles are burnt. Experimentally from heat-resistant Nozzles made of materials also did not bring any significant increase in Lifetime of the burner, because parts of the liquid fuel on the glowing Bake the mouth of the fuel channel.

Es ist bereits ein Heizbrenner für SchmeIzöfen bekanntgeworden, der eine wassergekühlte Doppeldüse aufweist und bei der sich die, Kühlmäntel über die ganze Länge der Düsen erstrecken. Diese Doppeldüse hat den Nachteil, daß der zugeführte und vorteilhaft vorgewärmte Brennstoff vor Erreichen der Brenneröffnung (Düsenöffnung) einen relativ langen Weg entlang den Kühlmänteln zurücklegt, so daß eine unerwünschte Abkühlung des Brennstoffes eintritt.A heating burner for melting furnaces has already become known, the has a water-cooled double nozzle and in which the, cooling jackets over the extend the entire length of the nozzles. This double nozzle has the disadvantage that the supplied and advantageously preheated fuel before reaching the burner opening (nozzle opening) travels a relatively long distance along the cooling jackets, so that an undesirable The fuel cools down.

Diese Nachteile werden gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch behoben, daß der äußere Kühlmantel nur im Öffnungsbereich des Brenners mit seiner Innenwand die äußere Begrenzung der äußeren Brennerdüse bildet. Im übrigen Bereich zwischen der Innenwand des äußeren Kühlmantels tmd der Außenwand des benachbarten Brennstoffzufuhrkanals weist der Brenner zwecks Verhinderung einer unerwünscht starken Abkühlung des zugeführten Brennstoffes einen luftgekühlten Zwischenraum auf.According to the present invention, these disadvantages are eliminated by that the outer cooling jacket only in the opening area of the burner with its inner wall forms the outer boundary of the outer burner nozzle. In the remaining area between the inner wall of the outer cooling jacket and the outer wall of the adjacent fuel supply channel the burner has to prevent an undesirably strong cooling of the supplied Fuel on an air-cooled space.

Die Länge der mittleren Brennerdüse, die durch einen ringförmigen Hohlkörper gebildet wird, kann vorteilhafterweise nur einen Bruchteil der Länge des äußeren Kühlmantels betragen, und der Kühlmittelzufluß und -abfluß erfolgt durch je ein achsenparalleles Rohr, welche beide innerhalb eines der zylinderringförmigen Brennstoffzuführungskanäle, vorzugsweise in einem Koksgaszufahrkanal verlaufen. Der äußere Kühlmantel und der innerhalb dieses Kühlmantels liegende Hohlkörper können unabhängig voneinander mit einem Kühlmittel versorgt sein.The length of the central burner, which is formed by an annular hollow body, may advantageously be only a fraction of the length of the outer cooling jacket and the coolant supply and outflow is undertaken by one axis-parallel pipe, both within one of the cylindrical annular fuel supply passages, preferably in a Coke gas feed channel run. The outer cooling jacket and the hollow body lying within this cooling jacket can be supplied with a coolant independently of one another.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Brennerdüsen wird eine örtliche Kühlung der hauptsächlichen Verschleißstellen des Brenners ohne eine gleichzeitige ungünstige Beeinflussung der vorgewärmten Brennstoffe und der Verbrennungsluft erreicht. Ein Festbacken und Verkoken der flüssigen Brennstoffe, beispielsweise Teer, unterbleibt. Auch können sämtliche Brennerteile, einschließlich der Düsen, aus gewöhnlichem SM-Stahl gefertigt werden. Teurere Werkstoffe sind nicht notwendig.The inventive design of the burner nozzles is a local Cooling of the main wear points of the torch without a simultaneous one Adverse effects on the preheated fuel and the combustion air are achieved. A solidification and coking of the liquid fuels, for example tar, does not occur. All burner parts, including the nozzles, can also be made from ordinary SM steel are manufactured. More expensive materials are not necessary.

Die Lebensdauer eines erfind:ungsgemäßen Brenners übersteigt bei weitem diejenige bekannter Konstruktionen. Ein versuchsweise unter normalen Betriebsverhältnissen betriebener erfindungsgemäßer Zweistoffbrenner ist nach etwa 1/2jährigem wartungsarmem Betrieb mit Teer, Koksgas, Luft und Sauerstoff immer noch voll intakt und läßt eine Lebensdauer von mehr als 1 Jahr erwarten.The service life of a burner according to the invention by far exceeds that of known constructions. A two-fuel burner according to the invention, operated on a trial basis under normal operating conditions, is still fully intact after approximately 1/2 year of low-maintenance operation with tar, coke gas, air and oxygen and can be expected to have a service life of more than 1 year.

Alles Nähere über die Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der je ein Ausführungsbeispiel, eines herkömmlichen und eines erfindungsgemäßen Zweistoffbrenners mehr oder minder schematisch im Schnitt dargestellt ist. Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen herkömm- lichen Brenner, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Brenner, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. j. Der herkömmliche Brenner nach den Fig. 1 und 2 besteht aus einem zentralen, in der inneren Brennerdüse 1 endenden Zuführungskanal 2 für ein Gemisch aus flüssigem Brennstoff und Luft. Der Zuführungskanal 2 ist von einem konzentrisch angeordneten und in einer die innere, Biennerdüse, 1 teilweise umfassenden mittleren Brennerdüse 4 endenden zylindrischen Luftzufuhrkanal 3 umgeben, der seinerseits von einem konzentrischen Zufuhrkanal 5 für einen gasförmigen Brennstoff umschlossen ist. Der Brennstoffzufuhrkanal 5 mündet in der äußeren Brennerdüse 6, die auf gleicher Höhe mit den. Brennerdüsen 1 und 4 endet.All details about the invention emerge from the following description in conjunction with the drawing, in which one embodiment, a conventional and a dual-fuel burner according to the invention, is shown more or less schematically in section. 1 shows a longitudinal section through a conventional burner, FIG. 2 shows a section along line II-II in FIG. 1, FIG. 3 shows a longitudinal section through a burner according to the invention, FIG. 4 shows a section along line IV -IV of Fig. J. The conventional burner according to FIGS. 1 and 2 consists of a central feed channel 2, which ends in the inner burner nozzle 1, for a mixture of liquid fuel and air. The feed duct 2 is surrounded by a concentrically arranged cylindrical air feed duct 3 which ends in a central burner nozzle 4 partially encompassing the inner Bienner nozzle 1 and which in turn is enclosed by a concentric feed duct 5 for a gaseous fuel. The fuel supply channel 5 opens into the outer burner nozzle 6, which is at the same level with the. Burner nozzles 1 and 4 ends.

Die obengenannten, den eigentlichen Brenner bil- denden Zufuhrkanale und Dusen sind von einem die Düsen etwas überragenden äußeren Kühlmantel 7 umgeben. Er besteht im wesentlichen aus der rohrförmigen Innenwand 8 und der rohrförmigen Außenwand 9, die an beiden Enden durch die Ringdeckel 10 und 11 miteinander verbunden sind.The above-mentioned, the burner proper education Denden supply ducts and nozzles, the nozzles are surrounded by a slightly superior external cooling jacket. 7 It consists essentially of the tubular inner wall 8 and the tubular outer wall 9, which are connected to one another at both ends by the ring covers 10 and 11.

Die beiden Wände 8 und 9 sind zwar parallel, aber nicht konzentrisch zueinander angeordnet. Zwischen beiden verläuft eine ebenfalls rohrförmig ausgebildete Zwischenwand 12, in die an der Stelle des größten Abstandes zwischen den beiden Wänden 8 und 9 eine achsenparallele Sauerstoffleitung 13 eingesetzt ist.The two walls 8 and 9 are arranged parallel, but not concentrically to one another. A likewise tubular intermediate wall 12 runs between the two, into which an axially parallel oxygen line 13 is inserted at the point of greatest distance between the two walls 8 and 9.

Der Brenner wird beispielsweise mit Teer und Koksgas betrieben. Der Teer wird mit Luft vermischt durch den Zufuhrkanal 2 zu der inneren Brennerdüse 1 gefördert und vor den Brennerdüsen 1, 4 und 6 zusammen mit dem -über den Brennstoffzufuhrkanal 5 zuströmenden Koksgas unter Mitwirkung von über den Luftzufuhrkanal 3 einströmender Luft verbrannt. Die Brennstoffe und die Luft können vorgewärmt sein. Zur Erhöhung der Heizleistung des Brenners wird dem Flanunbereich zusätzlich über die exzentrisch angeordnete Leitung 13 Sauerstoff zugeführt.The burner is operated with tar and coke gas, for example. The tar is mixed with air through the supply duct 2 to the inner burner nozzle 1 and burned in front of the burner nozzles 1, 4 and 6 together with the coke gas flowing in via the fuel supply duct 5 with the assistance of air flowing in via the air supply duct 3. The fuels and the air can be preheated. To increase the heating power of the burner, oxygen is additionally supplied to the flanun area via the eccentrically arranged line 13.

Das über das Kühlmittelzuflußrohr 14 in den äußeren Kühlmantel 7 eintretende flüssige Kühlmittel, z. B. Wasser, strömt zunächst zwischen der Zwischenwand 12 und der Innenwand 8 in Richtung auf das Düsenende des Brenners, wird an dem Ringdeckel 10 umgelenkt und fließt entlang der Zwischenwand 12 und der Außenwand 9 zu dem Kühh-nittelabflußrohr 15. The liquid coolant entering the outer cooling jacket 7 via the coolant supply pipe 14, e.g. B. water, first flows between the intermediate wall 12 and the inner wall 8 in the direction of the nozzle end of the burner, is deflected at the ring cover 10 and flows along the intermediate wall 12 and the outer wall 9 to the coolant outlet pipe 15.

Bei dem erfindungsgemüßen, Brenner nach den Fig. 3 und 4 ist der äußere Kühlmantel 7 irn Bereich der Brennerdüsen zu dem Brennerzeritrum hin erweitert dergestalt, daß die Außenwand der äußeren Düse 6 in den Kühlmantel. einbezogen ist und unmittelbar von dem Kühlmittel beaufschlagt wird. Um das Mündungsende des Luftzufuhrkanals 3 ist ein Hohlkörpr,r 16 angeordnet, der über je eine innerhalb des Gaszufahrkanals 5 verlegte achsparallele Zufuhrleitung 17 und Abfuhrleitung 18 unabhängig von dem äußeren Kühlmantel 7 mit einem Kühlmittel versorgt wird. Die Außenwand der die innere, Brennerdüse 1 überragenden niittleren Brennerdüse 4 des Luftzufuhrkanals 3 wird unmittelbar von der Innenwand des Hohlkörp.ers 16 gebildet, der -ebenfalls mit einer das Kühlinittel zum Durchlaufen des ganzen Hohlkörpers 16 zwingenden zylinderringförmigen Zwischenwpnd 19 versehen ist. Die Außenwand des Hohlkörpers 16 bildet die hmenwand der äußeren Brennerdüse 6, deren in den äußeren Kühlmantel 7 einbezogene Außenwand die Innenwand überragL Die Außenwand einer jeden B rennerdüse 4, 6 ragt also weiter nach vorn als die z- ugehörige Innenwand mit dem Ergebnis, daß die innere, nicht gekühlte Brennerdüse 1 sich im Strahlungsschutz des sie mehr oder minder überragenden, von dem Kühlmittel durchströniten Hohlkörpers, 16 und des äußeren Kühlmantels 7 befindet.In the burner according to the invention according to FIGS. 3 and 4, the outer cooling jacket 7 is widened in the region of the burner nozzles towards the burner chamber in such a way that the outer wall of the outer nozzle 6 enters the cooling jacket. is included and is acted upon directly by the coolant. To the mouth end of the air supply duct 3 is a Hohlkörpr disposed R 16, which each have a threaded inside the Gaszufahrkanals 5 paraxial supply line 17 and discharge line 18 is provided independently of the outer cooling jacket 7 with a coolant through. The outer wall of the middle burner nozzle 4 of the air supply duct 3 protruding above the inner burner nozzle 1 is formed directly by the inner wall of the hollow body 16 , which is also provided with a cylindrical intermediate wall 19 which is necessary for the cooling means to pass through the entire hollow body 16. The outer wall of the hollow body 16 forms the hmenwand the outer burner nozzle 6, whose included in the outer cooling jacket 7 outer wall, the inner wall überragL rennerdüse the outer wall of each of B 4, ie 6 protrudes further forward than the z- ugehörige inner wall with the result that the inner, non-cooled burner nozzle 1 is located in the radiation protection of the hollow body 16 , 16 and the outer cooling jacket 7, which more or less protrudes from it and through which the coolant flows.

Die Länge des HQhlkörpers 16 beträgt nur einen Bruchteil der Länge des äußeren Kühlmantels 7 und bildet mit seiner Außenwand nur die Außenwand der mittleren Brenneerdüse 4, nicht aber die Außenwand des zugehörigen LuftzufuhTkanals 3, so daß keine merkliche Abkühlung der zugefährten vorgewürinten Luft durch das Kühlmittel, erfolgen kann.The length of the hollow body 16 is only a fraction of the length of the outer cooling jacket 7 and, with its outer wall, only forms the outer wall of the central burner nozzle 4, but not the outer wall of the associated air supply duct 3, so that the coolant does not noticeably cool down the supplied air. can be done.

, Die einer Erhitzung besonders stark ausgesetzten Brermerdüsen 4 und 6 sind bei dem erfindungsgemäßen Brenner also unmittelbar gekühlt und dadurch vor einem Abbrennen oder Verzundem weitgehend geschützt. In the burner according to the invention, the Brermer nozzles 4 and 6, which are particularly strongly exposed to heating, are therefore cooled directly and are thus largely protected from burning off or scaling.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. In particular for Siemens-Martin ovens specific two-fuel and multi-fuel burners, for example for tar, gas and air, for high thermal loads with fuel and air supply channels enclosed by an outer cooling jacket and ending in burner nozzles, characterized in that the outer cooling jacket (7) only in the opening area of the burner with its inner wall (8) forms the outer boundary of the outer burner nozzle (6) .

2. Burner according to claim 1, characterized in that the burner in the remaining area between the inner wall (8) of the outer cooling jacket (7) and the outer wall of the adjacent fuel supply channel (5) has an air-filled space to prevent undesirably strong cooling of the supplied fuel . 3. Burner according to claim 1 and / or claim 2, characterized in that the length of the central burner nozzle (4) which is formed by the annular hollow body (16) is only a fraction of the length of the outer cooling jacket (7) and that the coolant inflow and outflow takes place through an axially parallel tube (17 or 18) , both of which run within one of the cylindrical fuel supply channels, preferably the coke gas supply channel (5) . 4. Burner according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the hollow bodies (7, 16) through which the cooling means flows are each divided into two chambers by a cylindrical partition (12 or 19). 5. Burner according to one or more of the preceding claims, characterized in that the outer wall of each burner nozzle (1, 4, 6) protrudes further from than its inner wall, with the result that the inner, non-cooled burner nozzle (1) is in the protection against cold radiation of the hollow bodies (16 and 7) through which the coolant flows and which protrudes more or less. 6. Burner according to at least one of the claims! to 5, characterized in that the outer cooling jacket (7) and the hollow body (16) lying within this cooling jacket (7) are supplied with coolant independently of one another. Publications considered: German Patent No. 664 950.