DE2016158A1

DE2016158A1 - Gasbrenner für Hochofenvorwärmer

Info

Publication number: DE2016158A1
Application number: DE19702016158
Authority: DE
Inventors: Selwyne P. Carnegie; Carr Hugh B. McMurray; Pa. Kinney (V.St.A.). P P23g
Original assignee: SP Kinney Engineers Inc
Current assignee: SP Kinney Engineers Inc
Priority date: 1969-05-28
Filing date: 1970-04-04
Publication date: 1970-12-03
Also published as: AU1273070A; US3556702A; GB1272041A

Description

der Pinna

S*P*. Kinney Engineers» Inc. Carnegie, County Of Allegheny, Pennsylvania / USA

betreffend

"Gasbrenner für Hochofenvorwäruier"

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasbrenner, der insbesondere zur Verwendung le-i einein Vorwärmer für Hochöfen ausgebildet ist* Bekanntlich ist der Übliche Vorwärmer ein sich vertikal erstrieokendeβ , zylindrischea ' Bauwerk >it innerer Brennkammer, die sich im Innenraum

nach oben erstreckt und unterhalb des oberen Teils endet, währtnd der übrige Teil des Inneren mit Gitterwerkateinen gefüllt ist, durch welche hinduroh die heißen Verbren» nungsgaae nach unten zu einem Strömungsauslaß im Boden hin fließen. Bin Brennerdurohlaß ist in dem Vorwärmer

0098A9/1259

BAD ORIGINAL

in der Nähe dee Bodens der Verbrennungskammer vorgeeehen,und eine Flamme wird in der Verbrennungskammer durch einen Brenner am Äußeren des Vorwärmers erzeugt ait einen Entladungsende, das in den Brennerdurchlaß hinein tritt. Wenn die Gitterwerketeine durch die Verbrennungsgase von der Verbrennungskammer erhitzt worden sind, dann ist der Vorwärmer für spätere Verwendung "aufgefüllt"; oder er wird unmittelbar "beblaeen", wenn Luft nach oben durch die Gitterwerketeine hindurohgeblaaen und dadurch erhitzt wird, wobei die Luft dann durch ein Heißblasventil hindurch den Vorwärmer verläßt und su des Hochofen geht. Wenn der Vorwäneer beblaeen wird oder eelbet wenn er aufgefüllt ist, au· der Brenner gegen Küokströaung von Gasen in den Brenner hinein geschützt werden· Der Brenner weist deshalb ein Verschlußorgan auf, welches derart ausgebildet ist, dafl es, wenn es geschlossen ist, die Rückstreuung von Gasen durch es hinduroh verhindert, welches aber während des Betriebes des Brenners geöffnet ist.

Der Brenner weist selbst ie allgemeinen ein ausseres kanalartiges Gehäuse auf, welches sich bis sum Brennerdurchlaß des Vorwärmers hin erstreckt. Koaxial sua äußeren Gehäuse erstreckt sich ein konzentrischer innerer Kanal. Sine Einrichtung ist vorgesehen, ua brennbares Hochofengas in den einen Kanal und Luft in den anderen hineinsuführen. Typischerweise ist der innere Kanal ein- Luftkanal und der umgebende Kanal ein Gaskanal, aber die Verhältnisse können auch umgekehrt sein. Ventileinrichtungen sum Schließen beider Kanäle oder Durchgänge sind üblicherweise sehr koeplisiert, oder der Brenner muß derart ausgebildet sein, daS eine vorherige Mischung von Gas oder Luft stattfindet.

BAD ORIGJNAL — j —

009849/1259

In der ainerikaniBchen iatentschrift 3 086 582, veröffentlicht atn 23»April 1963» let eine verbesserte Anordnung offenbart, in yeleher der innere Kanal dee Brenners aus drei Abschnitten in End-zu-End-Beiiehung gebildet ist, von denender vordere und rückwärtige.'' festgelegt iet, während der mittlere axial beweglich ist tind sich teleskopartig Über den äußeren erstreckt, welcher wiede rum die größte Entfernung von atm Brennerdurchgang aufweist und an den inneren anstößt, wenn der Brenner in Betrieb ist. Dies ermöglicht die Anordnung eineβ einfachen Abschlußorgans in den äußeren Kanal, so daß der Einlaß geschlossen werden kann, wenn der daswi- ä sehen liegende innere Kanaläbechnitt zurückgezogen ist, aber wodurch ein fortlaufender innerer Kanal-.gebildet wird, wenn das AbeohluBorgan geöffnet ist. Während dies eine Weβentliehe Verbeeeerung gewesen ist, war jedoch das festgelegte innere Ende oder der Abgabeabschnitt des Brenners der inneren Hitie des Vorwärmers jederzeit ausgesetzt, wenn der Brenner nicht brannte,und selbst wenn eine Keranikabdeckung über den inneren Abschnitt angebracht wurde, hatte dieser nicht die Lebensdauer, die erforderlich war»

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Weiterbilduhg der Einrichtung nach der amerikanischen Patentschrift ä 3 086 582 gerichtetι in welcher ein einfaches Absperrorgan Teil des Brenners 1st, jedoch alle Teile des Brenners außerhalb des Brennerdurchlasses des Torwärnere angeordnet sind, wenn der Vorwärmer beblasen wird oder aufgefüllt ist* Der Brenner weist einAbsperrsorgangehäuse benachbart einer Brenneröffnung in dem Hochofenvorwänder auf,welche ein Abeperrorgan einschließt sowie einen Musseren Kanal, der an d«n Absperrorgangehäuse angebracht ist und einenkoneentrisphen, axial sich erstreckenden inneren Kanal mit einen festen Abschnitt und einem teleskopischen Abschnitt. Während des Betriebes ist das

BAD ORIG[NAL

Absperrorgan geöffnet_fund der teleskopische innere Abschnitt erstreckt sich durch das offene Absperrorgan hindurch in den Brennerdurchlaß des Vorwärmers hinein, wobei der innere Kanal luft in die Verbrennungskammer leitet, während der äußere Kanal das Gas in die Verbrennungskammer leitet· Eine Dichtung ist zwischen dem teleskopischen und dem relativ fest angebrachten Abschnitt vorgesehen, welche einen halbelliptischen Querschnitt aufweist, um einen Staubsammelraum und eine Einrichtung zum Entfernen des Staubes vorzusehen, so daß der teleskopische Abschnitt nicht durch Staub beschädigt P wird.

Ein Ausführungsbeiepiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig.l einen horizontalen Längsschnitt durch einen Brenner und einen Teil des Vorwärmers;

Fig.2 eine Bruchstückschnittzeichnung in grös-

serem Maßstab des Dichtmittels zwischen

P dem teleskopischen Abschnitt und dem

relativ festen Abschnitt des inneren Kanals;

Fig.3 einen seitlichen Aufriß eines Brenners nach der rorliegenden Erfindung mit dem Vorwärmer und dem Einlaßabsperrschiebergehäuse in vertikalem Längsschnitt dargestellt;

BAD ORIGINAL''

- 5 009849/1259

2016188

Pig.4 eine Endansicht des äußeren Endes des . ., Brenners, wobei der Vorwärmer und das Einlaßabsperrschiobergehäuse nicht dargestellt sind· .

,Pig»5 einen Quervertikalschnitt in der Ebene der Linie V-V der Pig.3» wobeider teleskopische Abschnitt in seiner zurückgezogenen Lage sich befindet.

In Pigur 1 ist der Brenner der vorliegenden Erfindung in einem horizontalen %ier8c!hnitt dargestellt um ^ieiner =Be triers stellung <am IKoelhofenviorwälTDeir» wobei der Wirwär-mer ein äuleres ⁵GeIIaUSe -IL, «Ine feuerbeständigie innere Auskleidung 3 und «ine Br«nneröfinumg Oder «einen Brennerdurchlaß 5 aufweist. tDer JftircMaB 5 ite* im allL-igemeinen mu.% ^iner feuerfesten ifüILee 9 aamklieiLde*;, welone sich über den Vorwärmer hinau· erstreckt und welohe teilweise innerhalb «ines festen Ringes ? gehalten ist, der einen Planech 11 an Beinem aufieren Ende aufweist. Hitteile nifllh* daigeetelLlter Planto^bolaen oder auf anteare We is« am. den ilansch 11 i«$ «iai iBiniafie^iUbeir^ehaus^ 3/5 ^efestiift» 33as EinliaSäeh^eber|relause kann Ψθϊι Ιϋΐΰϋ-cher JKonstaruktion «ein uiid hat die Eigenschaft, daß «e'a, der iiohen temperatur des Vorwärmers widersteht,, so wie diejenigen iKeiißgasschie^er,, die in der Leitung vetwendet verden, die von dem Vorwärmer asu einem Hochofen führen und wohlbekannt sind, las Schiebergehäuse fca$ etaaen De1k>· kel zur Aufnahme der Schieberzunge, welche wassergekühlt ist, wenn die Schieberaunge au« der öffnung iherauagehioben ist. Es sind wassergekühlte Ringe oder Sitze rund um das Innere des Sohiebergehäusee vorgesehen, gegen weiche die Sohieberzunge abdiohtet, wenn der Schieber geschlossen

BAD

Zur Seite des Schiebergehäusee gegenüber dem Plansch 13 ist mittels des Flansches 19 und nicht dargestellter Planschbolzen oder auf andere Art und Weise der Brenner angebracht, welcher einen äußeren Kanal 17 für den Durchgang von Gas aufweist. Im allgemeinen ist der Querschnitt des Kanals 17 derselbe, wie derjenige der Schieberzunge in dem Schiebergehäuse 15 und der Brenneröffnung 5, obgleich einige Abwandlungen im relativen Querschnitt hingenommen werden können. Innerhalb des Kanals 17 ist ein konzentrischer, eich axial erstreckender innerer Kanal angeordnet, der einen relativ festen Abschnitt 21 und einen teleskopischen Abschnitt 23 aufweist, wobei der teleskopisch© Abschnitt 2| in axialer Sichtung bewegbar ist. Per relativ feste Ab&chaaitt hat ein offenes Ende 22_t welches in der Nähe jedoch auswärts der Ebene des Schiebergehäusee 15 endet, tand sein gegenüberliegendes Ende wird durch die Platte 25 geschlossen. Wie im Pig.l dargestellt, ist der teleskopisch* Abschnitt 23 axial beweglich, so daß er durch das offene Schiebergehäuee 15 und in die Öffnung 5 des Torwftreers hinein fahren kann, so daß das äußere Ende des teleskopAschen Abschnittes 23 sich in den Vorwärmer hinein eretreckt. In dieser lage wird Luft, die dem inneren Kanal durch die winklig sich dazu erstreckende Iiuftstifuhrleitung 29 zugeführt wird, durch den festen Abschnitt 21 hindurch sowie durch den teleskopisehen Abschnitt 23 und in den Vorwärmer hinein gerichtet, während Gas, welches dem äußeren Kanal 17 durch «in« vertikale Zufuhrverbindung 31 zugeführt wird, in den Voa>wäreer hinein geleitet wird, wobei der Luft- und der Gasstrom voneinander getrennt gehalten werden, bis beide Ströme in den Vorwärmer durch den Durchlaß 5 eintreten, wodurch eine Verbrennung von Luftgasgemisch vor dem Eindüsen in den Vorwärmer verhindert wird.

- 7 - BAD ORIGINAL

009849/1259

. Ein Abdiehtmittel ist Ewischen dem teleskopi-Bchen Abschnitt 23 und dem festen Abschnitt 21 vorgesehen, wenn der teleskbpische Abschnitt eich in der ausgefahrenen Lage befindet, wodurch eine Verbrennung verhindert wird, wenn der Brenner in Betrieb ist. Ein besonders vorteilhaftes Dichtmittel ist im einzelnen in Pig.2 dargestellt, wo der relativ feste Abschnitt 21 einen eich nach innen erstreckenden Plansch 63 rund um den Umfang des offenen Endes 22 aufweist und der teleskopische Abschnitt 23 an dem inneren Ende 26 einen sich nach außen erstreckenden Plansch 61 aufweist, welche Flansähe miteinander in Berührung kommen, wenn der ^ Abschnitt 23 sich in die Betriebslage erstreckt· Eine Abdichtung 65 aus Silikon, Hare oder einem anderen hitzebeständigen Material befindet sich in einer Nut in einer der gegenüberliegenden Stirnwände der Flansche» und zwar im vorliegenden Beispiel im Flansch 61 des beweglichen Abschnittes. Wenn daher der Flansch 63 in Berührung mit Plansch 61 iet,' dann dichtet der Ring die Verbindung und verhindert eine Verbrennung an dieser Stelle und damit jeden von einer solchen herrührenden Verschleiß. -

Um eine axiale Bewegung des beweglichen Kanalabschnittes 23 zu verhindern, ist ein Armstern 33 am in- (| neren Ende des Abschnittes 23 vorgesehen» mit dessen . Innerem eirfe Betätigungsstangeneinrichtung 35 befestigt ist, die sich nach rückwärts durch die Abschlußplatte hindurch bis zu einem Antriebsmechanismus 36 hin erstreckt. Wie dargestellt, weist diese Stangeneinrichtung eine innere mit Gewinde versehene Hülse 38 auf, in welche sich das Gewindeende einer Stange 37 hinein erstreckt. Bei Drehung der Stange 37 relativ zur Hülse 38 kann der innere Kanalabschnitt 23 nach innen oder außen bewegt werden, und er wird dabei fest in seiner ausgefahrenen und zurückgezogenen Lage gegen versehentliehe Verschiebungen gehalten.

^: ' - 8 - _BAD ORIGINAL

ΟΟ98Λ9/1259

Die Gewindehülse 38 ist fest durch ein Gleitlager 40 gehalten, das wiederum von außen von Knotenblechen 42 gehalten wird, die an der rückwärtigen Verschlußplatte 25 angebracht sind. Ein Staubabscheiderohr oder Schild 44 erstreckt sich von dem Lager 40 zur Platte 25 und schützt die Schraubverbindung zwischen der Hülse 38 und der Stange 37 vor Staub. Die Hülse 38 ist gegen Verdrehung durch die Nutenfeder 38a gesichert, die sich in einer nicht dargestellten Pedernut im Lager 40 befindet und als Nut-Feder-Verbindung wirkt. Ein Schmiermittel kann dem Lager 40 über den Nippel 45' und das Rohr 45a zugeführt werden. Ein Beobachtungsfenster 43 ist an der Abschlußplatte 25 zur Beobachtung des Inneren des Brenners vorgesehen.

Die Stange 37 kann mittels des Motors 41 oder eines Handrades 39 bewegt werden, welches die Stange über ein nicht dargestelltes Ritzel bewegt, welches mit der Stange 37 in an sich bekannter Weise versplintet ist. Die Stange erstreckt sich nach rückwärts von dem Antrieb 36 in das Rohr 46 hinein, wo eine Mutter mit einem Anzeiger 45 auf dem mit Gewinde versehenen rückwärtigen Ende der Stange sich bewegt, und zwar gleichzeitig mit dieser und in derselben Richtung längs eines Schlitzes in dem Rohr 36, um außerhalb des Brenners die genaue Lage des beweglichen Abschnittes 23 anzuzeigen. Diepe Antriebs einrichtung, bei welcher Druck ausgeübt und durch die Schraubenverbindung hinduroh gehalten wird, stellt sicher,' daß ein guter Verschluß zwischen den sich gegenüberliegenden Dichtflanschen und der Abdichtung gehalten wird, wenn der bewegliche Endabschnitt des inneren Kanals ganz herausgefahren 1st.

Ein TersohluBrinf 87 iat an den äuleren Ende die Kanals 17 vorgesehen, der sioh vojft dea äußeren Kanal 17 su einen festen Abschnitt,21'des inneren Kanals erstickt

- 9 -009849/1259

und das Ende des äußeren Kanals 17 abschließt. Ferner ist am äußeren Kanal 17 eine geeignete Explosionsklappe 49 vorgesehen, um einen Druckabbau zu ermöglichen, wenn Rückzündung oder andere extreme Druokverhältnisse auftreten. Um den Staub entfernen zu können, welcher zusammen mit dem Gas und der luft in den Brenner getragen wird, ist, wie man am besten aus Pig.3 erkennt, im Gasdurchgäng ein Reinigungsansatz 55 mit einem entfernbaren Verschluß 57 an der äußeren leitung 17 vorgesehen und ein Luftkanalreinigungsansatz 51» der sich von dem festen Abschnitt 21 des inneren Kanals und durch die äußere Leitung 17 hindurch erstreckt. Er weist einen entfernbaren Verschluß 53 auf. Um zu verhindern, daß sich im festen Abschnitt 21 des inneren Kanals Staub aufbaut, der die Bewegung des teleskopischen Abschnittes 23 stören könnte, ist es vorteilhaft, daß der feste Abschnitt 21 als halbelliptischer Abschnitt ausgebildet ist, wobei die untere Hälfte mit einem größeren Radius gekrümmt ist als die obere Hälfte, wie es Pig. 5 zeigt. Durch diese Gestaltung entsteht ein Raum 28 unterhalb des Bodens des teleskopischen Abschnittes 23, wenn dieser Absohnitt in den festen Abschnitt 21 des inneren Kanal· zurückgezogen ist, worin sich Staub ansammeln kann, ohne daß dadurch die axiale Bewegung des teleskopischen Abschnittes 23 gestört wird. :

In der vorgehenden Beschreibung ist der innere Kanal ale ein Luftkanal und der äußere als ein Gaskanal geschildert worden, da dies in der Regel der Anordnung des Brenners und der Luft- und Gasleitung der meisten HoohofenTorwärmer entsprichtj aber dies kann auch da umgekehrt werden, wo die Gas- und Luftleitungen eine solche Umkehrung erforderlich maohen. In jedem Pail wird Luft 'und Gas getrennt gehalten, wenn der Brenner in Betrieb ist, so lange bis das Gas in die Verbrennungskammer des

- 10 -

00 9 849/1259

- ίο -

Vorwärmers entladen wird. Die besonderen Gas- und Luftventile, die üblicherweise in den Verbindungen 29 und
31 der üblichen Praxis entsprechend vorgesehen sind,
sind nicht dargestellt.

Vorstehend ist eine Brenneranordnung für einen
Hochofenvorwärmer beschrieben worden, die gänzlich ausserhalb des Vorwärmers angeordnet ist, wodurch erreicht wird, daß nicht Teile der Anordnung den Temperaturschwankungen, die im allgemeinen zwischen 37O⁰C und 125O⁰C
liegen, ausgesetzt sind, was bisher getrennte Verschlüsse von exponierten Teilen erforderlich machte. Im Falle der Erfindung kühlt das Gas den Brenner, wenn er in Betrieb ist, d.h. wenn der Einlaßschieber geschlossen ist
und der Vorwärmer beblasen wird. Jegliche Teile außerhalb dee Einlaßschiebers sind vor der hohen Temperatur in dem Vorwärmer geschützt, und die Hitae wird sowohl von dem
Einlaßsohieber als auch von den Brennerleitungen zur
Außenluft abgehalten. Die höchste Temperatur, die Brennerteile erreichen, liegt in der Größenordnung von
177°C, und dies nacht es möglich, daß ein Dichtungsring 65 aus Silikonharz Verwendung finden kann.

BAD ORIGINAL

009849/1259

Claims

Patentansprüche

1.·/ Einrichtung an einem Vorwärmer eines Hochoiens mit einem Brennerdurchlaß und einer. Brennereinrichtung zur Zufuhr von Luft und Verbrennungsgasen in getrennten Strömen zum Brennerdurchgang, gekennzeichnet durch

a) ein Absperrorgangehäuse mit einem hin- und herbeweglichen Absperrorgan, welches mit dem Brenner in Eingriff treten kann und mit einem Durchgang durch das Abeperrorgangehäuse, welcher mit dem Brennerdurchlaß in Übereinstimmung kommt, wenn das Absperrorgan in Eingriffstellung kommtι

b) einen praktieöh zylindrischen Außenkanal_# der an einem Ende des Absperrorgangehäuses angeoracht ist, durch welchen eines der beiden Gase durch das Absperrorgan zum Brennerdurchlaß hindurohzugef tihrt wird;

c) einen koaxial sich erstreckenden inneren Kanal innerhalb eines äußeren Kanals, durch welchen das andere der Gase zu dem Brennerdurchlaß hindurch zugeführt wird, wobei der innere Kanal einen festen Abschnitt in dem Ende des äusseren Kanals auf der anderen Seite des Absperrorgans aufweist und einen beweglichen Endabschnitt, der den festen Abschnitt teleskopartig umgreift und der von einer zurückgezogenen Lage, wo er sich gänzlich innerhalb des äußeren Abschnittes btfindet, zu einer ausgefahrenen Lage beweglich ist, wo er eich jeneeite dea dem

0098A9A1259 bad original .

Absperrorgan gegenüberliegenden Endes des · äußeren Kanals um eine solche Strecke erstreckt, welche ausreioht, daß der betreffende Abschnitt durch den Durchgang des Absperrorgangehäuses hindurch gelangt und sich in den Brennerdurchgang hinein eretreckt, so daß, wenn der bewegliche Abschnitt sich in seiner ausgefahrenen Lage befindet, die Oase, die von dem inneren und dem äußeren Kanal kommen, sich erst in dem Durohlaß in einem Bereich mischen, der von dem Absperrorgangehäuse um ein ausreichendes Maß entfernt ist;

d) Mittel, die am Äußeren des äußeren Kanals angreifen und die Bewegung des beweglichen Endabschnittee zwischen der zurückgezogenen und der ausgefahrenen Lage bewirken.

2. Brennereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die festen und beweglichen Abschnitte des inneren Kanals zusammenwirkende ringförmige Flansche aufweisen, welche in Bertihrungskontakt miteinander sind, wenn sich der bewegliche Abschnitt in seiner ganz ausgefahrenen Lage befindet.

3. Brennereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der flansch eines Abschnittes eine Abdichtung aufweist, die sich rund um die Anlagefläche des Flansches herum eretreckt.

4. Brennereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsmittel zur Bewegung des beweglichen Abschnittes eine Mutter-Gewindestangenverbindung aufweisen, durch welche hindurch Druck ausgeübt werden kann, um die gegenüberliegenden Flansche in gasdichtem Sahließeingriff zu halten.

- 15 - BAD ORIGINAL

009349/1259

5. Brennereinriciitung nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des festen inneren Abschnittes abgekröpft ist, wodurch ein Stäubsaminelraum unterhalb der Bewegungsbahn des beweglichen inneren Abschnittes entsteht, wenn er zurückgezogen ist und daß ein Staubabzugsansatz in dem abgekröpften unteren Teil des festen Abschnittes vorgesehen ist, welcher durch den äußeren Abschnitt mit einem entfernbaren Verschluß an seinem unteren Ende hindurchgeht.

009849/1259

Leerseite