DE1508145C

DE1508145C - Burners for operation with oil or gas, especially for Siemens Martin furnace

Info

Publication number: DE1508145C
Application number: DE19661508145
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Ing 4130Moers Schmitt
Original assignee: Demag AG
Current assignee: Mannesmann Demag AG
Priority date: 1966-03-09
Filing date: 1966-03-09
Publication date: 1973-05-03

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner für den Betrieb mit öl oder Gas, insbesondere für Siemens-Martin-Öfen, der einen wassergekühlten Mantel mit im Inneren längsverschiebbar vorgesehenem Brennereinsatz aufweist und an dem ein aus einer druckmittelbeaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Anordnung bestehender Verstellantrieb für den gegen die Kraft einer Rückstellfeder gestützten Brennereinsatz vorgesehen ist.The invention relates to a burner for operation with oil or gas, especially for Siemens-Martin ovens, which have a water-cooled jacket with im Has inner longitudinally displaceable burner insert and on which one of a pressurized medium Piston-cylinder arrangement of the existing adjustment drive for counteracting the force of a Return spring supported burner insert is provided.

Es ist bekannt, (französische Patentschrift 096) bei einem solchen Brenner die Zuführungen für Gas, Preßluftdüsen und Meßdüsen mit Druckluftzylinder auszustatten, deren Kolben mittels Druckfedern abgestützt sind. Dabei bildet der Kolben mit der Düse jeweils eine im Zylinder verschiebliche Einheit. Gemäß der bekannten Lehre wird vorgeschlagen, zur Betätigung des Kolbens eine verhältnismäßig komplizierte Steuerschaltung vorzusehen. Die Kompliziertheit des bekannten Vorschlags ergibt sich im wesentlichen dadurch, daß das Brenngas über eine Leitung und ein Ventil unmittelbar durch eine Düse in den Ofen geführt wird, hinseser, weitere Brennstoffe (Teer) mit Brenngas vermischt werden. Hierzu ist eine Schaltung erforderlich mit einer Leitung vom Brenngasventil zu einer Mischbatterie. Von dieser Leitung wiederum ist Druckgas abgezweigt und wird zur Betätigung des erwähnten Kolbens benutzt. Eine solche Abzweigleitung kann von entsprechend geringem Durchmesser sein, jedoch ist mit einer derartigen Steuerschaltung auch der Nachteil verbunden, nur eine verhältnismäßig leichte Düse bewegen zu könjo nen.It is known (French patent 096) that such a burner has the feeds for gas, compressed air nozzles and measuring nozzles to be equipped with compressed air cylinders, their pistons by means of compression springs are supported. The piston and the nozzle each form a unit that can be moved in the cylinder. According to the known teaching, it is proposed to actuate the piston a relatively complicated one Provide control circuit. The complexity of the known proposal arises essentially in that the fuel gas via a line and a valve directly through a nozzle into the Furnace is led, inseser, more fuel (Tar) are mixed with fuel gas. This requires a circuit with a line from the fuel gas valve to a mixer tap. From this line, in turn, compressed gas is branched off and is used for actuation of the piston mentioned used. Such a branch line can be of correspondingly low value Be diameter, however, there is also the disadvantage associated with such a control circuit, only Moving a relatively easy nozzle.

Bei, insbesondere in Siemens-Martin-Öfen eingesetzten, gas- oder ölbetriebenen Brennern zeigt sich der Übelstand, daß durch die in den abziehenden Abgasen mitgeführten, flüssigen Schlackenteilchen sich im Bereich der Brennerdüsen und der Vorderkante des Brennerkühlmantels schlackenhaltige Ansätze bilden, die nur sehr schwer entfernbar sind und die den Brennerbetrieb erheblich stören können. Es ist daher erforderlich, von Zeit zu Zeit die Brenner zu reinigen, was sehr zeitraubend und umständlich ist und eine Betriebsstörung verursachen kann. Durch den erforderlichen Ausbau und Austausch der Brenneranordnung kann der normale Ofenprozeß durch ungünstige Flammenentwicklung beeinträchtigt werden. Ferner ist es erforderlich, stets einen oder mehrere Reservebrenner in Bereitschaft zu halten, um einen raschen Austausch im Bedarfsfall zu ermöglichen. Durch die Umstände ist ein erheblicher Kostenaufwand für die dauernde Instandhaltung der Brenner verursacht. Besonders nachteilig wäre es daher, gemäß der bekannten Lösung bei einem Brennerwechsel stets die gesamten Armaturen lösen und entfernen zu müssen. Dies ist im Hinblick auf Ausfallzeiten des Brenners während des Ofenbetriebes nicht angängig. Die'bekannte Lösung eignet sich daher nicht für einen reibungslosen Brennerbetrieb.In the case of, in particular in Siemens-Martin furnaces, Gas- or oil-powered burners show the disadvantage that in the exhaust gases that are drawn off entrained, liquid slag particles are in the area of the burner nozzles and the leading edge of the Burner cooling jacket form slag-containing approaches that are very difficult to remove and the Can significantly disrupt burner operation. It is therefore necessary to clean the burners from time to time, which is very time consuming and cumbersome and can cause a malfunction. By the required Removal and replacement of the burner assembly can be unfavorable to the normal furnace process Flame development are impaired. It is also necessary to always have one or more reserve burners to be kept ready to enable a quick exchange if necessary. Through the Circumstances, a considerable expense is caused for the permanent maintenance of the burner. Especially It would therefore be disadvantageous, according to the known solution, to always use the entire torch when changing the torch Loosening and removing fittings. This is in terms of burner downtime during of furnace operation not possible. The known solution is therefore not suitable for a smooth one Burner operation.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den bekannten Gegenstand dahingehend zu vereinfachen, daß der Brenner bei Abschalten des Brenngases,The object of the present invention is therefore to simplify the known subject matter that the burner when the fuel gas is switched off,

d. h. automatisch und gleichzeitig aus einer vorgeschobenen Stellung in eine rückwärtige gebracht werden kann, ohne daß hierfür umfangreiche Montagearbeiten notwendig werden.d. H. can be moved automatically and simultaneously from an advanced position to a rearward one can without extensive installation work being necessary.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß die Antriebsenergie für den Verstellantrieb (des Brennereinsatzes) aus dem Druck des Brennmediums abzweigbar ist. Es ergibt sich somit eine abhängige Kopplung des ausströmenden Gases mit der jeweiligen Stellung des Brennereinsatzes. Der Vorgang des Zurückziehens in eine geschützte Lage ist somit voll automatisiert und bedarf keiner weiteren, besonderen Maßnahme. So wird insbesondere eine zusätzliche Steuerschaltung vermieden. Die in Steuerschaltungen ab und zu auftretenden Fehler sind ebenfalls eliminiert. So kann weiterhin ein verzögertes Zurückziehen des Düseneinsatzes nicht mehr stattfinden. Sobald nämlich die Brenngaszufuhr ausfällt oder dor Druck des Brenngases sinkt, stellt sich mit einer verkürzten Flamme ein Strom mit Staubteilchen behafteter Gase ein, der gegen den Brenner gerichtet ist, so daß sich ■ zumindest in diesem Zeitabschnitt Staubteilchen bzw. Schlacke am Brenner ablagern können. Auf Grund der Erfindung ist es daher sogar möglich, durch Regulieren des Gasdruckes die Stellung des Brenners zu beeinflussen, sofern dies erwünscht ist.The solution to the problem is that the drive energy for the adjustment drive (des Burner insert) can be branched off from the pressure of the combustion medium. There is thus a dependent Coupling of the outflowing gas with the respective position of the burner insert. The process of Withdrawing into a protected position is therefore fully automated and does not require any further, special ones Measure. In particular, an additional control circuit is avoided. The ones in control circuits Occasional errors are also eliminated. Delayed withdrawal can continue of the nozzle insert no longer take place. As soon as the fuel gas supply fails or the pressure of the fuel gas sinks, a shortened flame creates a stream of gases with dust particles one that is directed towards the burner so that ■ at least during this period of time, dust particles or Slag can deposit on the burner. Due to the invention it is therefore even possible by regulating of the gas pressure to influence the position of the burner, if this is desired.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der Brennereinsatz mit der Brennstoffzuführungsleitung und der Brennerdüse als bauliche Einheit in dem durch denIn an embodiment of the invention, the burner insert with the fuel supply line and the Burner nozzle as a structural unit in the

Kühlmantel gebildeten Gehäuse betriebsmäßig längsverschiebbar gelagert und — wie an und für sich bekannt ist — gegen die Wirkung einer Rückstellfeder mittels eines mit dem Brennereinsatz verbundenen und mit dem Betriebsdruck des Brennmediums beaufschlagbaren Kolbens in der Betriebsstellung gehalten.Cooling jacket formed housing is operationally mounted and longitudinally displaceable - as known per se is - against the action of a return spring by means of a connected to the burner insert and kept in the operating position the piston which can be acted upon by the operating pressure of the combustion medium.

Solange der Brenner im Betrieb ist, drängt die aus seiner Düse ausströmende, mit Abstand vom Düsenausgang verbrennende Brennstoffmenge den Strom des von der Schmelze aufsteigenden Gasgemisches ab. Im Gasgemisch enthaltene Schlackenteilchen gelangen nicht in die Lage, sich im Vorbeifliegen abzusetzen. Demnach ergeben sich auch nur unwesentliche Ablagerungen am Brennergehäuse. Nach Abstellen des Brenners wird dieser Zustand aufgehoben, jedoch auch die Druckbeaufschlagung des Kolbens. Die Federkraft erhält das Übergewicht und schiebt den Brenneinsatz in das Innere des Mantelgehäuses, wo dieser geschützt untergebracht ist.As long as the burner is in operation, the one flowing out of its nozzle pushes at a distance from the nozzle outlet The amount of fuel burned from the flow of the gas mixture rising from the melt. Slag particles contained in the gas mixture are not able to settle in the fly by. Accordingly, there are only insignificant deposits on the burner housing. After parking of the burner, this condition is canceled, but so is the pressurization of the piston. the Spring force maintains the excess weight and pushes the burner insert into the interior of the casing, where this is housed protected.

Bei vermindertem Brenngasdruck oder bei kräftiger Flammenentwicklung vermögen Schlackenteilchen im geringeren Umfang auf lange Zeit gesehen, eine gewisse Anhäufung zu bilden, die zwar nicht erheblich ist, jedoch für weitere Teilchen eine günstige Grundlage zum Festhalten bildet. Ohne den Brenner deshalb ausbauen zu müssen, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Möglichkeit gegeben, diese Schwierigkeit damit zu beheben, daß innerhalb des aus dem Kühlmantel gebildeten Gehäuses im unteren Umfangsbereich ein längsverschiebbares, hammerartiges Reinigungswerkzeug angeordnet ist, welches manuell oder mittels eines mechanischen Antriebs in den Bereich der Vorderkante stoßbar ist.With reduced fuel gas pressure or with strong flame development, slag particles are capable seen to a lesser extent in the long term to form a certain accumulation, although not considerably is, however, forms a favorable basis for holding onto other particles. Without the burner therefore having to expand, there is, according to a further feature of the invention, the possibility of to solve this problem so that within the housing formed from the cooling jacket in the lower Circumferential area a longitudinally displaceable, hammer-like cleaning tool is arranged, which can be pushed into the area of the leading edge manually or by means of a mechanical drive.

Es kann aber auch im voraus einer Ansammlung der sich besonders an der unteren Kühlmantelpartie bildenden Schlackenansätze dadurch entgegengewirkt werden, daß nach einer weiteren Verbesserung der Erfindung im oberen Teil der Innenwandung des Kühlmantels eine mit Preßluft beaufschlagbare Düsenreihe vorgesehen ist, deren Strahlrichtung auf die untere Vorderkante des Kühlmantels zieht. Vor Erreichen der Mantelkante werden die Teilchen abgedrückt und im Strom der Gase an der Brennerspitze vorbeigeführt. But it can also in advance of an accumulation of the particularly on the lower cooling jacket section forming slag deposits are counteracted in that, according to a further improvement of the invention in the upper part of the inner wall of the cooling jacket a row of nozzles that can be acted upon by compressed air is provided, the beam direction pulls on the lower front edge of the cooling jacket. Before reaching The particles are pressed off the edge of the jacket and carried past the tip of the burner in the flow of gases.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert:In the drawing, an embodiment of the invention is shown schematically and in the following explained in more detail:

F i g. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Brenner in einem axialen Längsschnitt,F i g. 1 shows the burner according to the invention in an axial longitudinal section,

F i g. 2 die Einzelheit der mit Preßluft beaufschlagbaren Düsenreihe entsprechend der Schnittangabe A-B inF'ig. 1;F i g. 2 the detail of the row of nozzles that can be acted upon by compressed air according to section AB inF'ig. 1;

F i g. 3 stellt einen radialen Schnitt entsprechend der Schnittangabe C-D aus F i g. 1 dar.F i g. 3 shows a radial section corresponding to the section indication CD from FIG. 1 represents.

In F i g. 1 ist der Kühlmantel 1 des Brennergehäuses an einer Flanschplatte 2 befestigt,welche in der nicht weiter dargestellten Ofenwandung angeordnet ist. Der Kühlmantel 1 besitzt eine Kühlmittelzuführung 3 und eine ähnliche Abführung 4. Innerhalb des Kühlmantels 1 sind Vor- und Rücklaufkanäle mittels eines zwischengefügten Rohres 5 gebildet. Innerhalb des inneren Durchmessers 1 α des Kühlmantels ist der Brennereinsatz 6 gleitend geführt. Die Führung liegt zum einen in einem Halter 7 im vorderen Teil des Brenners und zum anderen in einer Bohrung der Flanschplatte 2 im hinteren Teil des Brenners. Außerdem ist der Brennereinsatz 6 gegen Verdrehen mittels einer Längsführung 8 gesichert, die gleichzeitig als Reinigungswerkzeug dient. In dieser Längsführung stützt sich außerdem das Brennereinsatzgehäuse 6 über seitlich angeordnete Vorsprünge 6 a ab.In Fig. 1, the cooling jacket 1 of the burner housing is attached to a flange plate 2, which is arranged in the furnace wall, not shown further. The cooling jacket 1 has a coolant supply 3 and a similar discharge 4. Within the cooling jacket 1, flow and return ducts are formed by means of a pipe 5 inserted between them. The burner insert 6 is slidably guided within the inner diameter 1 α of the cooling jacket. The guide lies on the one hand in a holder 7 in the front part of the burner and on the other hand in a bore in the flange plate 2 in the rear part of the burner. In addition, the burner insert 6 is secured against rotation by means of a longitudinal guide 8, which also serves as a cleaning tool. In addition, the burner insert housing 6 is supported in this longitudinal guide via laterally arranged projections 6 a .

Der Brennereinsatz ist im wesentlichen aus einem rohrförmigen Gehäuse gebildet, an dessen vorderem Ende die Düsenplatte 9 den Abschluß bildet, welche über Kühlmittelleitungen 10 und 11 mit flexiblen Abschnitten 10 α und 11 α gekühlt wird. Das Kühlmittel durchströmt einen Ringkanal 12 der Düse 9. Die Leitungen 10 und 11 sind zweckmäßigerweise an die Kühlmittelzu- und -abfuhrleitungen 3 und 4 angeschlossen und durch eine Deckplatte 13 am Ende des Brennereinsatzes 6 geführt. An die Platte 13 ist außerdem über ein Gelenk 14 die Kolbenstange des KoI-bens 16 angeschlossen, wobei der Kolben in einem Zylinder 17 gleitet, welcher über ein Gestänge 18 an einer Platte 19 befestigt ist. Die Brennstoffleitung 20 führt dabei über ein Absperrventil 21 durch den Zylinder 17, und weiter über ein flexibles Stück 22 in das Brennereinsatzgehäuse 6. Auf diese Weise gelangt der Brennstoff in das Innere des Brennereinsatzes 6 und strömt über Düsen 23 in den Brennraum.The burner insert is essentially formed from a tubular housing, at the front end of which the nozzle plate 9 forms the end, which is cooled via coolant lines 10 and 11 with flexible sections 10 α and 11 α. The coolant flows through an annular channel 12 of the nozzle 9. The lines 10 and 11 are expediently connected to the coolant supply and discharge lines 3 and 4 and passed through a cover plate 13 at the end of the burner insert 6. The piston rod of the piston 16 is also connected to the plate 13 via a joint 14, the piston sliding in a cylinder 17 which is fastened to a plate 19 via a linkage 18. The fuel line 20 leads via a shut-off valve 21 through the cylinder 17, and further via a flexible piece 22 into the burner insert housing 6. In this way, the fuel enters the interior of the burner insert 6 and flows through nozzles 23 into the combustion chamber.

Am Brennereinsatzgehäuse 6 ist weiterhin ein Ring 24 axial unbeweglich vorgesehen, hinter dem eine Druckfeder 25 angeordnet ist, die sich über den axial auf dem Durchmesser des Brennereinsatzgehäuses 6 beweglichen Ring 26 und an der Innenwandung 1 α befestigten Haltern 27 abstützt.On the burner insert housing 6, a ring 24 is also provided in an axially immovable manner, behind which a compression spring 25 is arranged, which is supported by the ring 26, which is axially movable on the diameter of the burner insert housing 6, and holders 27 attached to the inner wall 1 α.

Wie in F i g. 2 dargestellt, trägt die innere Wandung 1 α des Kühlmantels 1 eine Düsenanordnung 28, deren Düsenreihe 29 in der Richtung der Linie 30 verläuft. Die Düsenanordnung 28 wird über die Leitung 31 mittels Preßluft versorgt. Die Längsführung 8 weist eine Ausnehmung 32 auf und ist auf deren Länge mittels eines Stiftes 33 geführt, welcher fest in der inneren Wandung 1 α des Kühlmantels 1 sitzt. Der Führungsteil 8 ist weiterhin mit einer Stange 34 verbunden, die durch eine Bohrung der Flanschplatte 2 geführt ist und an ihrem rückwärtigen Ende 34 α entweder von Hand oder mittels einer mechanischen Geradschubeinrichtung auf die Länge der Ausnehmung 32 hin- und herbewegbar ist. Damit ist es möglich, jederzeit von Hand sich an der Peripherie des Brennerkühlmantels 1 befindliche Schlackenreste abzuschlagen.As in Fig. As shown in FIG. 2, the inner wall 1 α of the cooling jacket 1 carries a nozzle arrangement 28, the nozzle row 29 of which runs in the direction of the line 30. The nozzle arrangement 28 is supplied via the line 31 by means of compressed air. The longitudinal guide 8 has a recess 32 and is guided along its length by means of a pin 33 which is firmly seated in the inner wall 1 α of the cooling jacket 1. The guide part 8 is also connected to a rod 34 which is guided through a bore in the flange plate 2 and can be moved back and forth along the length of the recess 32 either by hand or by means of a mechanical straight thrust device at its rear end 34 α. This makes it possible to knock off any slag residues on the periphery of the burner cooling jacket 1 by hand at any time.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Strömt Brennstoff über die Leitung 20 und den Zylinder 17 in den flexiblen Teil 22, von dort in das Innere des Brennereinsatzgehäuses 6 durch die Düsen 23 in den weiter nicht gezeigten Brennraum, so wirkt sich der statische Druck des Brennstoffes auch auf den Kolben 16 im Zylinder 17 aus. Die Kolbenstange 15 drückt das Brennereinsatzgehäuse 6 entgegen der Wirkung der Feder 25 aus der Mündung des Brennerkühlmantels 1 entsprechend dem eingestellten KoI-benhub heraus. Diese Stellung bleibt solange erhalten, wie das Strömen des Brennstoffes durch den Zylinder 17 stattfindet. Wird beispielsweise das Ventil 21 geschlossen, so sinkt der Druck im Zylinder 17 soweit ab, daß die Kraft der Feder 25 Übergewicht erlangt und das Brennergehäuse 6 in das Innere des Brennerkühlmantels zurückdrückt. Der Brennereinsatz ist nunmehr geschützt untergebracht. Während nunmehr kein Brenngas ausströmt und die Flammenfront aus der Schmelze vom Brenner abhält, kann Preßluft über die Leitung 31 zugeführt werden, wobei dieser nunmehr die Aufgabe zufällt, den mit Schlackenteilchen durchsetzten Flammenstrom vor dem Brennerkühlmantel 1 abzudrängen.The operation of the device is as follows: Fuel flows through line 20 and the cylinder 17 into the flexible part 22, from there into the interior of the burner insert housing 6 through the nozzles 23 in FIG the combustion chamber, not shown, the static pressure of the fuel also affects the Piston 16 in cylinder 17 from. The piston rod 15 presses the burner insert housing 6 against the Effect of the spring 25 from the mouth of the burner cooling jacket 1 according to the set piston stroke out. This position remains as long as the fuel flows through the cylinder 17 takes place. If, for example, the valve 21 is closed, the pressure in the cylinder 17 drops that far from that the force of the spring 25 becomes overweight and the burner housing 6 into the interior of the burner cooling jacket pushes back. The burner insert is now protected. While now no fuel gas flows out and the flame front from the melt keeps from the burner, compressed air can over the line 31 are fed, which now has the task of having slag particles to push away penetrated flame stream in front of the burner cooling jacket 1.

Claims

Patent claims:

1. Burners for operation with oil or gas, in particular for Siemens-Martin ovens, which have a water-cooled jacket that can be moved lengthways inside has provided burner insert and on which one from a pressure medium can be acted upon Piston-cylinder arrangement existing adjustment drive for the against the force of a Return spring supported burner insert is provided, characterized in that the drive energy for the adjustment drive (16, 17) can be branched off from the pressure of the combustion medium is.

2. Burner according to claim 1, characterized in that the burner insert (6) with the Fuel supply line (22) and the burner nozzle (9) as a structural unit in the through the cooling jacket (1) formed housing is operationally mounted and longitudinally displaceable - as on and known per se - against the action of a return spring (25) by means of a with the Burner insert (6) connected and can be acted upon by the operating pressure of the combustion medium Piston (16) is held in the operating position.

3. Burner according to claim 1, characterized in that within the housing formed from the cooling jacket (1) in the lower circumferential area a longitudinally displaceable hammer-like cleaning tool (8) is arranged, which manually or by means of a mechanical drive (34 a) in the area of the front edge is shockable.

4. Burner according to claim 1, characterized in that in the upper part of the inner Wall (la) of the cooling jacket (1) is provided with a row of nozzles (28, 29) which can be acted upon by compressed air is whose beam direction (30) is aimed at the lower front edge of the cooling jacket (1).