DE1451428B1 - Fluessigstoffbrenner fuer metallurgische OEfen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Flüssigstoffbrenner für übrigen Löcher mit der Leitung für den Sauerstoffmetallurgische öfen von vorzugsweise zylindrischer träger in Verbindung stehen.

Gestalt mit zwei ineinandergeschachtelten Leitungen, Der erfindungsgemäße Brenner bietet den Vorteil, von denen die eine den flüssigen Brennstoff, die daß nicht nur die Längsachse der Flammen außerandere den Sauerstoffträger führt. 5 halb des Brenners gegen die Längsachse des Brenners

Es ist bereits ein Flüssigstoffbrenner von zylindri- selbst geneigt ist, sondern daß auch der Raumbedarf

scher Gestalt mit zwei ineinandergeschachtelten Lei- nicht größer ist als derjenige eines Brenners, der nach

tungen, von denen die eine den flüssigen Brennstoff dem gleichen Prinzip arbeitet, bei dem jedoch die

und die andere Frischluft führt, bekannt, bei dem die Längsachse der Flammen zur Brennerlängsachse

äußere, die Verbrennungsluft zuführende Leitung io parallel ist.

durch eine Löcher zum Luftaustritt aufweisende, Hierbei können nämlich die in den Wänden der

senkrecht zur Rohrachse angeordnete Stirnplatte ver- metallurgischen Öfen für gerade Brenner üblicher

schlossen ist und bei der zentrisch in der Luftfüh- Art vorgesehenen Durchlässe verwendet werden,

rungsleitung eine Brennstoffzuführleitung ange- dank des Vorteils dieses Brenners, daß die Achse der

ordnet ist, die an ihrem Ende mit einer Düse ver- 15 Flamme gegen die Brennerachse geneigt ist. Es ist

sehen und vor der Stirnplatte in der Luftzufuhr- außerdem möglich, den Brenner z. B. zur Wartung

leitung endet. aus dem Ofen herauszunehmen, indem er aus dem

Derartige Flüssigstoffbrenner weisen bei der Ver- Durchlaß in der Wand herausgezogen wird,

wendung in metallurgischen Öfen, beispielsweise also Ein weiterer Vorteil des Brenners gemäß der Er-

bei der Stahlveredelung nach dem Siemens-Martin- 20 findung beruht auf der Tatsache, daß seine Konstruk-

Verfahren, erhebliche Nachteile auf. tion besonders einfach ist. Eine genaue Ausrichtung

Bei den bekannten Stahlveredelungsverfahren in der Flamme senkrecht zur Stirnplatte wird dadurch Siemens-Martin-Öfen werden derartige Brenner ge- erhalten, daß die Durchmesser der Löcher in der wohnlich in den Ofenwänden hinter der Feuerbrücke Stirnplatte des Brenners kleiner sind als die Dicke und hinter den Zuführungsöffnungen für den Heiß- 25 der Stirnplatte, vorzugsweise kleiner als die halbe wind so angeordnet, daß die Heizgase über das Me- Dicke (Stärke) der Stirnplatte. Da die Löcher in der tallbad oder den zu schmelzenden Schrott geblasen Praxis Durchmesser von etwa 10 mm besitzen, genügt werden. Bei diesen Öfen kreuzt die Brennerflamme es, eine verhältnismäßig dünne Stirnplatte zu verwenden Heißwind, ehe sie zur Feuerbrücke gelangt. Die den, die z. B. nicht dicker als 30 mm ist, um der durch die Brenner zugeführten Wärmemengen wer- 30 Flamme eine Richtung zu geben, die genau mit der den schlecht ausgenutzt, da sie anstatt ausschließlich Richtung der Achsen der Löcher übereinstimmt. Es zum Schmelzen des Schrotts oder zum Erhitzen des werden im allgemeinen gute Ergebnisse erhalten, Metallbades zu dienen, zum Teil an den Heißwind wenn der Durchmesser der Löcher kleiner ist als die oder die Feuerbrücke verlorengehen. Darüber hinaus halbe Plattenstärke.

neigt die Heißluftströmung dazu, die Brennerflammen 35 In der Praxis werden aber zuerst die Durchmesser

aus ihrer Anfangsrichtung abzulenken. Eine Vermei- der Löcher danach bestimmt, welche Leistung der

dung dieses Nachteils dadurch, daß die Brenner Brenner haben soll, und danach wird die Stärke der

schräg in den Ofenwänden geneigt zur Oberfläche des am Ende des Brenners angebrachten Stirnplatten be-

Metallbades angeordnet und in den Ofenraum hinein stimmt, indem beispielsweise der größte Wert der für

verlängert werden, bringt neue Nachteile dadurch mit 40 die Löcher in der Stirnplatte vorgesehenen Durch-

sich, daß der konstruktive Aufwand für die Schräg- messer verdoppelt oder verdreifacht wird,

anordnung der Brenner erheblich ist und die notwen- Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes

dige Verlängerung in den Ofen hinein zu einer raschen beruht auf der Tatsache, daß eine Platte, die einen

Zerstörung der Brenner führt. bestimmten Winkel mit der Brennerachse einschließt,

Des weiteren ist von erheblichem Nachteil, daß der 45 leicht durch eine andere Platte ersetzt werden kann, bekannte Flüssigstoffbrenner der oben dargestellten die einen anderen Winkel ergibt, der im Augenblick Art nicht mit reinem Sauerstoff als Oxydationsmittel zweckmäßiger ist. Es genügt daher, eine Reihe von betrieben werden kann, da auf Grund der Brennstoff- Brennern zu besitzen, die verschiedene Neigungen der Luft-Mischung innerhalb des Brenners ein Flammen- Platte gegenüber ihrer Achse aufweisen. Die Ausrückschlag zur sofortigen, vollständigen Zerstörung 50 wechslung dieser Brenner ist besonders einfach, da desselben führen würde. diese in der Regel die Gestalt eines geraden Kreis-

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Zylinders besitzen und daher leicht in ihrem Lager

einen Flüssigstoffbrenner für metallurgische Öfen so verschoben werden können. Die verschiedenen Nei-

auszugestalten, daß er bei höchster konstruktiver Ein- gungswinkel eines kompletten Brennersatzes können

fachheit mit reinem Sauerstoff betrieben werden kann, 55 leicht experimentell bestimmt werden,

wobei die Brennerflamme unmittelbar auf das Metall- Des weiteren ist der Betrieb mit Flüssigstoffbrenner

bad geleitet wird. und reinem Sauerstoff vollkommen gefahrlos, da Ge-

Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe mischbildung und Verbrennung weit vor der Stirnwird bei einem Flüssigstoffbrenner der oben darge- platte stattfinden.

stellten Art dadurch gelöst, daß eine gemeinsame, 60 Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der

beide Leitungen am Brennerausgang abschließende, Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher

eine zu den Achsen der beiden Leitungen schräg- beschrieben. Es zeigt

stehende, mit Löchern versehene, durchgehende F i g. 1 einen Längsschnitt durch das Brennerende, ebene Außenfläche aufweisende Stirnplatte vorge- F i g. 2 eine Draufsicht auf die Stirnplatte,
sehen ist, daß die Achsen der Löcher im wesentlichen 65 F i g. 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungssenkrecht zur schrägen, durchgehenden Außenfläche Variante der Stirnplatte, bei welcher die Löcher der Stirnplatte stehen und daß eine Anzahl Löcher anders angeordnet sind,
mit der Leitung für den flüssigen Brennstoff und die F i g. 4 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel

der Stirnplatte mit zwei ebenen zueinander im wesentlichen parallelen Abschnitten und

F i g. 5 einen Schnitt durch die Stirnplatte gemäß Fi g. 4 entlang der Linie AB.

Der Brennerkörper besteht aus einem zylindrischen äußeren Rohr 13, in welchem der Sauerstoffträger 2 im Sinne des Pfeiles 3 strömt. Im Inneren des zylindrischen Rohres 13 ist koaxial ein weiteres Rohr 4 angeordnet, durch welches der Brennstoff 5 im Sinne des Pfeiles 6 strömt. Die zwei Rohre 13 und 4 sind an einem Ende des Brenners längs einer gegen seine Achse geneigten Ebene 7 abgeschnitten und durch Schweißung längs der Nähte 9 und 10 mit einer elliptischen Platte 8 verbunden. Diese Platte ist mit Löchern 11 und 12 versehen, deren Durchmesser wesentlich kleiner sind als die Stärke der Platte 8, die zur Platte senkrecht stehen und Austrittsmündungen für den Sauerstoffträger und den Brennstoff darstellen. Ein Wassermantel mit der Außenwandung 1 umhüllt das Rohr 13 und schützt den Brenner gegen Temperatureinflüsse.

Bei der in F i g. 2 dargestellten vorteilhaften Anordnung der Löcher umgeben die Löcher 11, durch welche das sauerstoffhaltige Verbrennungsgas austritt, zum Teil die Löcher 12, welche den Brennstoff aus dem Brenner austreten lassen. Die Stirnplatte 8 wird im Ofen derart angebracht, daß sich die Brennstoffstrahlen über den Strahlen des Sauerstoffträgers befinden. Dies trägt zum Schutz des Ofengewölbes gegen die Strahlwirkung der Flamme bei und konzentriert die von der Flamme abgegebene Hitze nach unten.

Bei einer anderen möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brenners können die Achsen der Löcher 11 schwach gegen diejenigen der Löcher 12 geneigt sein.

Man kann das Zusammentreffen des Sauerstoffträgers mit dem Brennstoff außerhalb des eigentlichen Brenners auf zwei verschiedene Arten bewirken. Bei der ersten Ausführungsform ordnet man alle Austrittsöffnungen für den Brennstoff und den Sauerstoffträger zueinander parallel, jedoch voneinander getrennt an und erteilt dem Sauerstoffträger (bei Verwendung von reinem Sauerstoff) eine sehr große Geschwindigkeit, z. B. Überschallgeschwindigkeit oder auch das Doppelte dieser Geschwindigkeit, um gleichzeitig folgende vier Vorteile zu erzielen:

1. Einen hohen Sauerstoffgehalt, welcher die Verbrennung bei sehr hohen Temperaturen begünstigt,

2. eine automatische Zerstäubung des Brennstoffes außerhalb des Brenners in großer Entfernung von dessen Stirnfläche,

3. die Unmöglichkeit von Flammenrückschlägen dank der Tatsache, daß sich der Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit fortbewegt, die größer ist als diejenige der rückschlagenden Flamme,

4. ein hinreichend großer Abstand zwischen der Stirnfläche des Brenners und derjenigen Zone, in welcher die Verbrennung beginnt, um diese Stirnfläche bestens gegen alle kalorischen Einflüsse während des Betriebes zu schützen. Dieser Abstand wird im übrigen größer, wenn die Austrittsgeschwindigkeiten des Sauerstoffträgers und des Brennstoffes höher sind.

Bei einer zweiten Ausführungsform ordnet man alle Austrittsöffnungen so an, daß die Achsen der Durchtrittsöffnungen für den Sauerstoffträger schwach gegen die Achsen der Brennstoffleitungen geneigt sind und beispielsweise alle etwa zu einem Punkt konvergieren.

Diese Ausführungsform ermöglicht ebenfalls die Mischung des Sauerstoffträgers mit dem Brennstoff außerhalb der Brennerstirnfläche, jedoch in einem kleineren Abstand von letzterer.

Der auf diese Weise ausgebildete Brenner besitzt im übrigen den Vorteil, daß er dank der Riehtungsmöglichkeit der Mündungsöffnungen in seiner Stirnplatte auch als örtlich gerichteter Brenner verwendbar ist, wobei sein minimaler Platzbedarf seine Aufstellung z. B. in den oberen Wandpartien des Ofens oder in dessen Decke ohne besondere Schwierigkeiten zuläßt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Brenners besteht darin, die Mündungsöffnungen in der Stirnplatte in Gruppen so anzuordnen, daß jede Gruppe mindestens eine Mündungsöffnung für den Sauerstoffträger und eine Mündungsöffnung für den Brennstoff umfaßt.

Dadurch, daß mindestens je eine Mündungsöffnung der Leitung für den Brennstoff und der Leitung für den Sauerstoffträger derart zu Gruppen zusammengefaßt werden, daß die zu einer Gruppe gehörenden Mündungsöffnungen auf zueinander parallelen Geraden liegen, kann man ebenso viele angenähert ebene Flammen erzeugen, als es Gruppen gibt. Man erhöht auf diese Weise bei einer gegebenen Kalorienmenge beträchtlich die Berührungsfläche zwischen den Flammen und dem Bad.

Die obige Ausführungsform ist noch vorteilhafter, wenn die Mündungsöffnungen etwa ovalen Querschnitt aufweisen und die längeren Achsen der jeweils gleichen, etwa ovalen Mündungsöffnungen auf einer Geraden angeordnet sind.

Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, den Brenner mit einer Stirnplatte auszugestalten, deren Außenfläche nicht vollkommen eben ist, sondern zwei oder mehrere ebene, im wesentlichen zueinander parallele Abschnitte aufweist.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel bei einem Siemens-Martin-Ofen beschränkt. Vielmehr kann der erfindungsgemäße Brenner auch zu anderen Zwecken eingesetzt werden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Flüssigstoffbrenner für metallurgische Öfen von vorzugsweise zylindrischer Gestalt mit zwei ineinandergeschachtelten Leitungen, von denen die eine den flüssigen Brennstoff, die andere den Sauerstoffträger führt, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame, beide Leitungen (13, 4) am Brennerausgang abschließende, eine zu den Achsen der beiden Leitungen (13, 4) schrägstehende, mit Löchern (11, 12) versehene, durchgehende ebene Außenfläche aufweisende Stirnplatte (8) vorgesehen ist, daß die Achsen der Löcher (11, 12) im wesentlichen senkrecht zur schrägen, durchgehenden Außenfläche der Stirnplatte (8) stehen und daß eine Anzahl Löcher (12) mit der Leitung (4) für den flüssigen Brennstoff (5) und die übrigen Löcher (11) mit der Leitung (13) für den Sauerstoffträger (2) in Verbindung stehen.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Löcher (11,

12) in der Stimplatte (8) des Brenners kleiner sind als die Dicke der Stimplatte (8), vorzugsweise kleiner als die halbe Dicke (Stärke) der Stimplatte (8).

3. Brenner nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Betriebsstellung des Brenners im Ofen die den flüssigen Brennstoff (5) nach außen leitenden Mündungsöffnungen der Löcher (12) oberhalb der größeren Anzahl der Mündungsöffnungen der Löcher (11) für den Sauerstoffträger (2) angeordnet sind.

4. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den flüssigen Brennstoff (5) nach außen leitenden Mündungsöffnungen der Löcher (12) auf der durchgehenden, ebenen Außenfläche der Stimplatte (8) in Gruppen derart angeordnet sind, daß jede dieser Gruppen mindestens je eine Mündungsöffnung (11, 12) der Leitung (13) für den Sauerstoffträger (2) und der Leitung (4) für den flüssigen Brennstoff (5) enthält und die Mündungsöffnungen für den Brennstoff und für den Sauerstoffträger je auf einer Geraden liegen, wobei die Geraden zueinander parallel verlaufen.

5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungsöffnungen (11, 12) der Leitungen (13, 4) angenähert ovalen Querschnitt haben und daß die längeren Achsen der jeweils gleichen, etwa ovalen Mündungsöffnungen (11 bzw. 12) auf einer Geraden angeordnet sind.

6. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Löcher (11) für den Sauerstoffträger gegen die Achsen der Löcher (12) für den Brennstoff schwach geneigt sind.

7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Löcher (11) für den Sauerstoffträger alle gegen einen gemeinsamen Punkt konvergieren.

8. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stimplatte (8) zwei oder mehrere ebene, zueinander im wesentlichen parallele Abschnitte aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen