DE2106448A1

DE2106448A1 - Toroidal furnace burner - comprising conically divergent annulus and conical flame jet

Info

Publication number: DE2106448A1
Application number: DE19712106448
Authority: DE
Inventors: Ion Dipl Ing Bukarest P Cioaca
Original assignee: ICEM
Current assignee: ICEM
Priority date: 1970-04-13
Filing date: 1971-02-11
Publication date: 1972-01-13
Also published as: AT320114B

Abstract

A toroidal burner, e.g., for Siemens-Martin furnaces, converters, etc., for producing a broad, uniformly distributed flame, comprises an annular chamber formed of two cylindrically or conically coaxial side walls connected by a common bottom; this bottom contains one or more coaxial annular nozzles through which the fuel and combustion gases enter.

Description

Toroidbrenner Die Erfindung bezieht sich auf einen Toroidbrenner für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff, welcher als Verbrennungsmittel Sauerstoff oder ein in jedem Verhältnis gewähltes Gemisch desselben benützt. Der Brenner kann zum Erwärmen von Konverterchargen in festem Zustand, zum Erwärmen und Schmelzen von Chargen in Siemens-Martin-Öfen, in elektrischen Öfen, in Konvertern, in Kupolöfen, oder zur Beibehaltung der Temperatur von fertigen Chargen in den obengenannten Öfen für den Fall benützt werden, daß Unfälle bei Installationen der Versorgung und Bedienung dieser Öfen eingetreten sind. Toroidal Burner The invention relates to a toroidal burner for liquid or gaseous fuel, which uses oxygen as a combustion medium or a mixture of the same chosen in any ratio. The burner can for heating converter batches in the solid state, for heating and melting of batches in Siemens-Martin furnaces, in electric furnaces, in converters, in cupola furnaces, or to maintain the temperature of finished batches in the above-mentioned ovens to be used in the event that accidents occur in the installation of the supply and operation these ovens have occurred.

Es sind Toroidbrenner bekannt, welche zylindrische oder konische Verbrennungskammern haben, auf deren Boden sich eine konisch konvergente Düse befindet, durch welchen der Brennstoff und das Verbrennungsmittel in Form eines divergenten Strahls von großer Geschwindigkeit eingeführt wird, sowie Brenner, bei denen die Flammenstabilität durch zwei toroidale Gasströme mit Wiederumlauf gewährleistet wird, wovon einer im Innern des Strahles, der andere außerhalb des Strahles in einem besonders dafür vorgesehenen Raum in der Verbrennungskammer entsteht. Toroidal burners are known which are cylindrical or conical Have combustion chambers, on the bottom of which there is a conical convergent nozzle, through which the fuel and the combustion agent in the form of one divergent Jet of great speed is introduced, as well as torches in which the Flame stability guaranteed by two toroidal gas flows with recirculation becomes, one of which is inside the ray, the other outside of the ray in one specially dedicated space is created in the combustion chamber.

Diese Toroidbrenner haben jedoch den Nachteil, daß sie wegen ihrer konstruktiven Form eine Verbreiterung der Flamme je nach Betriebsnotwendigkeit beim einheitlichen Erwärmen oder Schmelzen der auf weite Flächen verteilten Charge nicht zulassen. Die Flamme bleibt steif und durchdringend, so daß sie eine rasche, örtlich begrenzte Schmelzung der Charge und eine thermische Überbeanspruchung des feuerfesten Mauerwerks, das sich unterhalb der Brennerachse befindet, hervorrufen kann. However, these toroidal burners have the disadvantage that they because of their constructive form a broadening of the flame depending on the operational necessity uniform heating or melting of the batch, which is distributed over large areas, does not occur allow. The flame remains stiff and penetrating, so that it is rapid, localized limited melting of the batch and thermal overloading of the refractory Masonry that is below the burner axis can cause.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen. The invention is based on the object of remedying this.

Der erfindungsgemäße Toroidbrenner beseitigt die oben erwähnten Nachteile durch Benutzung einer ringförmigen Verbrennungskammer, die durch zwei Seitenwände zylindrischer oder konischer Form gebildet wird und damit durch den Schutz der Flamme von zwei Richtungen aus diese breiter und stabiler gestaltet. Diese Seitenwände sind durch einen Boden verbunden, der mit einer oder mehreren koaxialen Ringdüsen versehen ist, durch welche der Brennstoff und das Verbrennungsmittel längs des gesamten Umfangs der Düsen, in Form von zylindrischen oder konisch koaxialen Strahlen mit einem mittleren Winkel an der Spitze zwischen 0° - 2700, in die Verbrennungskammer eintreten, so daß die Strahlen parallel oder nicht parallel zueinander sein können, wobei im letzteren Fall der Unterschied zwischen den mittleren Winkelwerten an der Spitze innerhalb von 200 und 190° variiert. The toroidal burner according to the invention eliminates the disadvantages mentioned above by using an annular combustion chamber defined by two side walls cylindrical or conical shape is formed and thus by protecting the flame from two directions it is made wider and more stable. These side walls are connected by a floor with one or more coaxial ring nozzles is provided, through which the fuel and the combustion agent along the whole Perimeter of the nozzles, in the form of cylindrical or conical coaxial jets with a mean angle at the apex between 0 ° - 2700, into the combustion chamber enter, so that the rays are parallel or not parallel to each other can be, in the latter case the difference between the mean angle values varies between 200 and 190 ° at the top.

Im folgenden werden zwei Anwendungsbeispiele der Erfindung bezugnehmend auf Fig. 1 und 2 beschrieben; es zeigen: Fig. f einen schematischen Achsenschnitt durch einen Toroidbrenner mit einem einzigen konischen Strahl für Brennstoff und Verbrennungsmittel; Fig. 2 einen schematischen Achsenschnitt durch einen Toroidbrenner mit zwei konischen Strahlen für Brennstoff und Verbrennungsmittel. Two examples of application of the invention are referred to below described on Figures 1 and 2; The figures show: FIG. f a schematic axial section by a toroidal burner with a single conical jet for fuel and Combustion agent; 2 shows a schematic axial section through a toroidal burner with two conical jets for fuel and combustion agent.

Gemäß einem Anwendungsbeispiel benutzt der erfindungsgemäße Toroidbrenner eine ringförmige Verbrennungskammer a, die aus zwei koaxialen Seitenwänden 1 und 2 zylindrischer oder konischer Form gebildet wird. Die Seitenwände 1 und 2 sind durch einen Boden 3 verbunden, in dem sich eine ringförmige Düse b befindet, durch die der Brennstoff und das Verbrennungsmittel in Form eines divergenten Strahls mit hoher Geschwindigkeit ausströmen. Dieser Strahl mit einem mittleren Winkel an der Spitze CS zwischen 0° und 2700 wird durch die Ringdüse b zwischen den koaxialen Seitenwänden c und d gebildet, zwischen denen sich auch eine gleichfalls konische Wand e befindet, die koaxial zu den Seitenwänden c und d ist. According to an application example, the toroidal burner according to the invention is used an annular combustion chamber a consisting of two coaxial side walls 1 and 2 cylindrical or conical shape is formed. The side walls 1 and 2 are connected by a bottom 3 in which there is an annular nozzle b through that of the fuel and the combustion medium in the form of a divergent jet flow out at high speed. This beam at a medium angle the tip CS between 0 ° and 2700 is through the ring nozzle b between the coaxial Side walls c and d formed, between which there is also an equally conical Wall e is located which is coaxial with side walls c and d.

Die Wand e gewährleistet die Vermischung von Brennstoff und Verbrennungsmittel ausschließlich in der Zone der Düse b. The wall e ensures the mixing of fuel and combustion agent exclusively in the zone of the nozzle b.

Der Boden 3 der Verbrennungskammer a kann in Form einer konischen oder zylindrischen Fläche teilweise in toroider Form oder auch in aus einer Kombination obengenannter Formen sich ergebenden Flächen verwirklicht werden0 Beim Betrieb des Brenners bilden sich wei Umlaufströme f und g in Toroidform, welche zwischen dem durch die Ringdüse b gebildeten divergenten Strahl und den Seitenwänden 1 und 2 der Verbrennungskammer erscheinen. Die Umlaufströmungen f und g gewährleisten dabei die Stabilität der Verbrennung. The bottom 3 of the combustion chamber a can be in the form of a conical or cylindrical surface partially in a toroidal shape or in a combination surfaces resulting from the above-mentioned shapes can be realized during operation of the Brenners form white circulating currents f and g in toroidal form, which between the divergent jet formed by the ring nozzle b and the side walls 1 and 2 appear in the combustion chamber. The circulating flows f and g ensure this the stability of the combustion.

Der Toroidbrenner kann gemäß einem anderen Anwendungsbeispiel außer den obengenannten Elementen 2 oder 3 Ringdüsen h und i haben; durch jede einzelne der Ringdüsen h und i kann Brennstoff und ein Verbrennungsmittelstrahl geleitet werden. The toroidal burner can according to another application example besides the above elements have 2 or 3 ring nozzles h and i; through every single one the ring nozzles h and i can be directed to fuel and a jet of combustion medium will.

Die Strahlen, welche mittlere Winkelwerte an der Spitze ß bzw. zu zwischen 0 0 und 2700 aufweisen, werden durch die Ringdüsen h und i zwischen gleichfalls koaxialen und konischen Seitenwänden j, k, 1 und m gebildet, zwischen welchen sich auch die mit den Wänden J, k, 1 und m der Ringdüsen h und i gleichfalls koaxialen Wände n und o befinden, welche die Vermischung des Brennstoffs mit dem Verbrennungsmittel ausschließlich in der Zone der Ringdüsen h und i gewährleisten. The rays which mean angular values at the apex ß and to between 0 0 and 2700, the ring nozzles h and i between likewise coaxial and conical side walls j, k, 1 and m formed, between which also those which are also coaxial with the walls J, k, 1 and m of the ring nozzles h and i Walls n and o are located, which allow the mixing of the fuel with the combustion agent ensure only in the zone of the ring nozzles h and i.

Die durch die Ringdüsen h und i gebildeten Strahlen können parallel oder nichtparallel zueinander sein, im letzteren Fall ist der Unterschied zwischen den mittleren Werten ihrer Winkel an der Spitze ß und g zwischen 200 und 1200. The jets formed by the ring nozzles h and i can be parallel or be non-parallel to each other, in the latter case the difference is between the mean values of their angles at the apex ß and g between 200 and 1200.

Während des Betriebes dieses Brenners erscheinen außer den Wiederumlaufströmen f und g, die sich in der Nähe der Seitenwände 1 un 2 der Verbrennungskammer a bilden, auch Wiederumlaufströme p und r gleichfalls in Toroidform, die sich zwischen den parallelen oder nichtparallelen Strahlen der Ringdüsen h und i bilden. During the operation of this burner, in addition to the recirculation currents, appear f and g which form near the side walls 1 and 2 of the combustion chamber a, also recirculating currents p and r likewise in toroidal form, which are located between the form parallel or non-parallel jets of the ring nozzles h and i.

Der erfindungsgemäße Toroidbrenner weist folgende Vorteile auf: Er gestattet die Verwirklichung einer breiten und stabilen Flamme, die für das Erhitzen und Schmelzen von Materialien geeignet ist, die in dünner Schicht und auf große Oberfläche verteilt sind; er gestattet die Energieübertragung der Flamme in Optimalbedingungen unabhängig von der Größe und Form der Oberfläche, auf der sich das zu erhitzende oder zu schmelzende Material befindet, und auch unabhängig von der Schichtdicke; er gestattet bei Beibehaltung der zu verarbeitenden Charge im warmen Zustand im Fall von Betriebsstörungen bei der Bedienung und Beschickung der Anlage, die Anzahl der für den Kontakt zwischen Flamme und Ofenbeschickung nötieen Bewegungen auf eine einzige axiale Vorwärtsbewegung zu beschränken. The toroidal burner according to the invention has the following advantages: He allows the realization of a broad and stable flame necessary for heating and melting of materials is suitable in thin layers and on large Surface are distributed; it allows the flame to transfer energy in optimal conditions regardless of the size and shape of the surface on which it is to be heated or material to be melted is located, and also regardless of the layer thickness; it allows the batch to be processed to be kept in the warm state In the event of malfunctions in the operation and loading of the system, the number of the movements required for contact between the flame and the furnace load to one restrict only axial forward movement.

Claims

1. Toroid burner, thereby g e k e n n n z e i c h -n e t that it is a for producing a broad flame serving annular chamber (a), which through two cylindrical or conical coaxial side walls (1 and 2) is formed, the are connected to one another by a common base (3), which is one or more coaxially arranged ring nozzles (b or h, i) through which the fuel and the Combustion means along their entire perimeters in annular jets into the The combustion chamber (a).

2. toroidal burner according to claim 1, characterized in that the Jets of fuel and combustion agent generated by the ring nozzles (b or h and i) cylindrical or conical shape coaxial with a medium angle at the top (X or ß and &), which varies between 0 ° and 270 ° in such a way that they are relative to one another can be parallel or non-parallel and in the latter case the difference between them mean angle values at the tip (ß and T) varied between 200 and 1200.

L e r s e i t e