DE1508575C

DE1508575C - Burner for burning a fuel gas / air mixture directly in the loading or the melt, especially in silicate materials

Info

Publication number: DE1508575C
Authority: DE
Original assignee: Institut Gasa Akademii Nauk Ukrainskoj Ssr, Kiew (Sowjetunion)
Publication date: 1971-06-24

Description

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Die Erfindung betrifft einen Brenner zur Ver- der Schmelze ein den Bereich zwischen den Düsenbrennung eines Brenngas-Luft-Gemisches unmittelbar Öffnungen nahezu vollkommen ausfüllender Gasraum in der Beschickung bzw. der Schmelze, insbesondere entsteht, der von Schmelze umgeben ist.
von Silikatstoffen, bei deren Schmelzen oder Vermi- Es ist vorteilhaft, wenn die Ansätze mehrere radial sehen mit feuerflüssigen Schmelzen in einem Kon- 5 angeordnete Düsenöffnungen aufweisen, von denen verter. Der Brenner enthält mehrere in die Schmelze jede auf je eine Düsenöffnung der benachbarten Aneinzutauchende Düsen. sätze gerichtet ist.The invention relates to a burner for melting a gas space in the charge or the melt that almost completely fills the area between the nozzle combustion of a fuel gas-air mixture directly and which is surrounded by melt.
It is advantageous if the approaches have several nozzle openings arranged radially with molten melts in a cone, of which verter. The burner contains several nozzles to be immersed into the melt, each on a nozzle opening of the adjacent nozzle. sentences is directed.

Brenner zur Verbrennung von Gas unmittelbar in Andererseits ist es auch vorteilhaft, wenn zweiBurners for burning gas directly in the other hand, it is also advantageous if two

der Beschickung bzw. der Schmelze, insbesondere von Ansätze des Brennerkörpers einen zur Schmelze ge-of the charge or the melt, in particular of approaches to the burner body, a

Silikatstoffen, die mit mehreren in die Schmelze ein- io öffneten Hohlraum bilden, der mit einer hitzebestän-Silicate substances that form with several cavities opened into the melt, which are connected to a heat-resistant

tauchenden Düsen ausgestattet sind, sind bereits be- digen Auskleidung versehen ist, und daß die Düsen-submersible nozzles are equipped, the lining is already fitted, and that the nozzle

kannt. Bei derartigen bekannten Brennern wird ent- Öffnungen der Ansätze in den Hohlraum und jeweilsknows. In such known burners is ent- openings of the approaches in the cavity and each

weder ein Gemisch von Gas und bis 600 bis 1200° C auf eine gegenüberliegende Düsenöffnung gerichtetneither a mixture of gas and up to 600 to 1200 ° C directed at an opposite nozzle opening

erhitzter Luft verbrannt, wodurch die Verwendung sind.heated air burned, eliminating the need for use.

komplizierter und raumbeanspruchender Lufterhit- 15 Ferner ist es vorteilhaft, wenn der BrennerkörperComplicated and space-consuming air heater 15 Furthermore, it is advantageous if the burner body

Zungseinrichtungen erforderlich ist, oder es wird eine mit einem Mantel versehen ist, der einen HohlraumTongue devices is required, or one is provided with a jacket that has a cavity

Sauerstoffanreicherung des Gemisches angewandt. für den Durchgang von Kühlflüssigkeit bildet undOxygenation of the mixture applied. for the passage of coolant forms and

Durch die schweizerische Patentschrift 377 490 ist mit Zu- und Ablauf versehen ist.
auch eine Schmelzvorrichtung bekanntgeworden, die In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeizwei Düsen zeigt, die gegeneinander gerichtet und 20 spiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es unterhalb des Niveaus der Schmelze angeordnet sind, zeigtThe Swiss patent 377 490 is provided with inflow and outflow.
also a melting device has become known, which shows several Ausführungsbeizwei nozzles are shown in the drawing, which are directed against each other and 20 games of the subject matter of the invention is shown. It shows located below the level of the melt

wodurch eine Verbrennung des Verbrennungsgases Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Bren-whereby a combustion of the combustion gas Fig. 1 shows a first embodiment of the combustion

innerhalb der Schmelze hervorgerufen wird. Eine be- ners mit in die Schmelze getauchten Mundstücken inis caused within the melt. One bers with mouthpieces immersed in the melt in

sondere Wirkung der beiden gegeneinandergerichte- schematischer Darstellung von unten gesehen,special effect of the two opposing courts - schematic representation seen from below,

ten Düsen tritt jedoch nicht auf und wird auch nicht 25 F i g. 2 einen Schnitt durch den Brenner nachth nozzle does not occur, however, and also does not 25 F i g. 2 shows a section through the burner

ausgenutzt, denn bei diesem Brenner wird ebenfalls Linie I-I gemäß F i g. 1,exploited, because with this burner line I-I according to FIG. 1,

vorerhitzte Luft verwendet. Fig. 3 einen Schnitt durch das Mundstück desuses preheated air. Fig. 3 is a section through the mouthpiece of the

Die bisher bekannten Brenner weisen den Nachteil Brenners nach Linie II-II gemäß Fig. 1,
auf, daß die Verwendung einer kalten, mit Sauerstoff Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel des Brennicht angereicherten Luft ein stabiles Verbrennen des 30 ners mit in die Schmelze getauchten Wänden in sche-Gases nicht ermöglicht, weil die Geschwindigkeit der matischer Darstellung im Längsschnitt,
Flammenverbrennung bedeutend niedriger ist, als die F i g. 5 einen Schnitt nach Linie I-I gemäß F i g. 4. Ausströmgeschwindigkeit des Brenngas-Luft-Strahles Beim ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1, 2 und 3) aus der Brennerdüse. Die Flamme wird daher von der besteht der erfindungsgemäße Brenner aus einem Brennerdüse abgerissen und auf die Oberfläche der 35 hohlen Brennerkörper 1, der als Zuleitung des Gas-Schmelze hinausgetragen; dadurch bilden sich in der luftgemisches dient. Um den Brennerkörper erstreckt Schmelze gekühlte Kanäle und entstehen Krusten. sich ein Mantel 2, der einen Hohlraum 3 für den Um-Das Verbrennen des Gases erfolgt hierbei mit starken lauf von Kühlflüssigkeit bildet. An der unteren Man-Pulsationen, Explosionen und hydraulischen Stößen telfläche werden schachbrettförmig verteilte hohle gegen das Gasnetz; dies führt zu einer Abschaltung 40 Mundstücke 4 befestigt, deren Hohlräume 5 mit dem der Gaszuführung durch das Schutzsystem oder zu hohlen Brennerkörper 1 in Verbindung stehen. In den einem Flammenrückschlag in den Brenner. Seitenwänden der Mundstücke sind mehrere Düsen-The previously known burners have the disadvantage of burner according to line II-II according to FIG. 1,
on that the use of a cold, oxygen Fig. 4 a second embodiment of the fuel not enriched air does not allow a stable combustion of the 30 ners with walls immersed in the melt in cal gas, because the speed of the matic representation in the longitudinal section,
Flame combustion is significantly lower than that of FIG. 5 shows a section along line II according to FIG. 4. Outflow speed of the fuel gas-air jet In the first embodiment (Fig. 1, 2 and 3) from the burner nozzle. The flame is therefore torn from the burner according to the invention consists of a burner nozzle and carried out onto the surface of the hollow burner body 1, which is used as a feed line for the gas melt; this forms in the air mixture serves. Melt-cooled channels extend around the torch body and crusts are formed. A jacket 2, which forms a cavity 3 for the order The burning of the gas takes place here with a strong flow of cooling liquid. At the lower man-pulsations, explosions and hydraulic shocks, hollow areas are distributed in a checkerboard shape against the gas network; This leads to a shutdown 40 mouthpieces 4 attached, the cavities 5 of which are connected to that of the gas supply through the protective system or to hollow burner bodies 1. In the one flashback in the burner. Side walls of the mouthpieces are several nozzle

Der Zweck der Erfindung besteht darin, unter Ver- Öffnungen 6 angeordnet, die mit in benachbarten meidung dieser Nachteile ein stabiles Brennen eines Mundstücken befindlichen Düsenöffnungen paarkalten Brenngas-Luft-Gemisches in den Brennern mit 45 weise gegeneinander gerichtet sind,
den in die Schmelze getauchten Düsen zu gewähr- Im zweiten Ausführungsbeispiel (Fig.4 .und 5) des leisten. erfindungsgemäßen Brenners, der für die Arbeit mitThe purpose of the invention is to arrange openings 6 under the burner, which, with nozzle openings located in adjacent avoidance of these disadvantages, provide a stable burning of a mouthpiece in pairs of cold fuel gas-air mixture in the burners with 45 points against each other,
to ensure the nozzles immersed in the melt. burner according to the invention that is designed to work with

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders schwerschmelzbaren Materialien bestimmt Mehrdüsenbrenner zur Verbrennung von Brenngas- ist, weist der mit einem umgebenden Mantel 2' einen Luft-Gemisch unmittelbar in der Beschickung bzw. 50 Hohlraum 3' für den Umlauf von Kühlflüssigkeit bilder Schmelze, insbesondere von Silikatstoffen, zu dende hohle Brennerkörper Γ in die Schmelze geschaffen, der eine Verminderung der Geschwindig- tauchte seitliche Wände 7 auf, die Bestandteil eines keit der Brenngas-Luft-Strahlen innerhalb der nach unten zu offenen Hohlraumes 8 sind und mit Schmelze bis zu einem gewissen Wert ermöglicht, einer hitzebeständigen Auskleidung 9 versehen sind, so daß die Flamme bei der Arbeit in einem breiten 55 An den Innenseiten 10 der Wände 7 sind mit dem Bereich des Brenngas-Luft-Verhältnisses nicht von hohlen Brennerkörper in Verbindung stehende Düsender Düse abgerissen und auf die Oberfläche der Öffnungen 6' angeordnet, die in den sich gegenüber-Schmelze hinausgetragen werden kann. liegenden Wänden jeweils paarweise gegeneinanderThe invention is based on the object of determining a particularly refractory material A multi-nozzle burner for the combustion of fuel gas has a surrounding jacket 2 ' Air mixture directly in the feed or 50 cavity 3 'for the circulation of coolant images Melt, in particular of silicate substances, hollow burner bodies to be created Γ in the melt, a reduction in the speed emerged side walls 7, which are part of a speed of the fuel gas-air jets are within the cavity 8, which is open at the bottom, and with Melt up to a certain value allows a heat-resistant lining 9 are provided, so that the flame at work in a wide 55 on the insides 10 of the walls 7 are with the Range of the fuel gas / air ratio not connected to the nozzle of the hollow burner body Nozzle torn off and placed on the surface of the openings 6 ', which are in the opposite melt can be carried out. lying walls in pairs against each other

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs ange- gerichtet sind.In order to solve this problem, the initially set out is intended.

gebene Brenner erfindungsgemäß dadurch gekenn- 60 Die Wirkungsweise des Brennes ist folgende: Bei zeichnet, daß die Brennkörper als einzutauchende Zuführung eines kalten Gasluftgemisches unter entDüsen benachbart angeordnete Ansätze aufweisen, sprechendem Druck in dem hohlen Brennerkörper 1 die mit den Düsenöffnuncen derart verbunden sind, strömen durch die Düsenöffnungen 6 jeweils gegendaß die Düsenöffnungen jeweils paarweise gegenein- einandergerichtete Strahlen des Gemisches mit groandbr gerichtet sind und daß der Abstand der Düsen- 65 ßer Geschwindigkeit in die Schmelze.
Öffnungen voneinander so gewählt ist, daß sich die ·' Die Abstände zwischen den gegeneinandergerichgejicn'jinander}!crichteten Gasströme unter Berück- teten Düsenöffnungen sind so gewählt, daß beim sichtigung des Gasdruckes plötzlich dämpfen und in Zusammenstoßen von zweier (»egeneinandergerich-Given burner according to the invention is characterized by the following: The function of the burner is as follows: The burner body has, as a feed to be immersed, a cold gas-air mixture under entDüsen adjacent arranged approaches, speaking pressure in the hollow burner body 1, which are connected to the nozzle openings in this way, flow through the nozzle openings 6 in each case against the fact that the nozzle openings are directed in pairs, mutually opposing jets of the mixture, and that the distance between the nozzle speeds into the melt.
Openings are chosen so that

teter Strahlen deren Geschwindigkeit jäh gedämpft wird, wodurch zwischen solchen Paaren von Düsenöffnungen Gasräume entstehen, die fast vollkommen den Bereich zwischen diesen öffnungen ausfüllen. Dabei gewährleistet die diese Gasräume umgebende Schmelze ein zuverlässiges Zünden des Gasluftgemisches. teter jets whose speed is abruptly attenuated, creating between such pairs of nozzle openings Gas spaces arise that almost completely fill the area between these openings. The melt surrounding these gas spaces ensures reliable ignition of the gas-air mixture.

Hierdurch ergibt sich erfindungsgemäß der Vorteil, daß die Flamme nicht vom Brenner abgerissen und auf die Oberfläche der Schmelze hinausgetragen werden kann, daß somit keine Abkühlung der Schmelze unmittelbar an den Düsenöffnungen eintritt und ' daß dadurch eine stabile und vollständige Gasverbrennung innerhalb der Schmelze gewährleistet wird.This gives the invention the advantage that the flame is not torn from the burner and can be carried out onto the surface of the melt, so that there is no cooling of the melt occurs directly at the nozzle openings and 'that thereby a stable and complete gas combustion is guaranteed within the melt.

Der erfindungsgemäße Brenner kann mit kaltem Gasluftgemisch im breiten Bereich des Gas-Luft-Verhältnisses stabil arbeiten. Durch die große Anzahl einzelner Zündkerne und durch die große Wärmeübertragungsfläche der Gasräume sowie durch die Möglichkeit, ein Gasluftgemisch mit dem optimalen Gas-Luft-Verhältnis zu verwenden, wird . im Vergleich mit bekannten Heißluftbrennern erfindungsgemäß eine höhere Wärmeabgabe des Gases . erzielt. The burner according to the invention can use a cold gas-air mixture in a wide range of the gas-air ratio work stably. Due to the large number of individual ignition cores and the large heat transfer surface the gas spaces and the possibility of using a gas-air mixture with the optimal gas-air ratio. in comparison with known hot air burners according to the invention a higher heat emission of the gas. achieved.

Industrielle Versuche mit dem erfinduhgsgemäßen Brenner haben gute Ergebnisse gebracht, wobei die Betriebstemperatür der Schmelze, bei einer Temperatur des dem Brenner zugeführten Gasluftgemisches von 35° C und einem Gasheizwert von 8450 kcal/m³, 1500° C erreichte.Industrial tests with the burner according to the invention have produced good results, the operating temperature of the melt reaching 1500 ° C. at a temperature of the gas-air mixture supplied to the burner of 35 ° C. and a gas calorific value of 8450 kcal / m ^3.

Ein derartiger Brenner kann für eine beliebige praktisch erforderliche Wärmebelastung entsprechend den Konstruktionsmerkmalen des Schmelzaggregates von beliebiger Form sowohl für stationäre als auch für nicht stationäre Arbeitsbedingungen gestaltet werden.Such a burner can be used for any practically required heat load according to the design features of the melting unit of any form for both stationary and non-stationary working conditions be designed.

Derartige Brenner können durchaus erfolgreich für ein Aufwärmen, Vermischen, Kochen und Homogenisieren von Schmelzen in Eisenbahnmischern, Schlackenwagen und anderen fahrbaren Anlagen Verwendung finden.Such burners can be quite effective for warming up, mixing, cooking and homogenizing of smelting in railway mixers, slag wagons and other mobile systems Find use.

Claims

Patent claims:

1. Burner for burning a fuel gas-air mixture directly in the charge or the melt, especially in silicate materials, which contains several nozzles to be immersed in the melt, characterized in that the combustion element (1, V) is adjacent as a nozzle to be immersed arranged lugs (4, 7) which are provided with the nozzle openings (6, 6 ') in such a way that the nozzle openings (6,6') are mutually directed in pairs and that the distance between the nozzle openings (6, 6 ') from each other is chosen so that the opposing gas flows suddenly dampen, taking into account the gas pressure, and a gas space is created in the melt which almost completely fills the area between the nozzle openings and is surrounded by melt.

2. Burner according to claim I, characterized in that the lugs (4) are several radially arranged Have nozzle openings (6), each of which on a respective nozzle opening of the neighboring Approaches (4) is directed.

3. Burner according to claim 1, characterized in that two lugs (7) of the burner body (Γ) form a cavity (8) which is open to the melt and which is covered with a heat-resistant Lining (9) is provided, and that the nozzle openings (6 ') of the lugs (7) into the cavity (8) and are each directed to an opposite nozzle opening (6 ').

4. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the burner body (1,1 ') is provided with a jacket (2, 2') which has a cavity (3,3 ') for the Forms passage of coolant and is provided with inlet and outlet.

1 sheet of drawings