DE2112314C3 - Aus keramischem Werkstoff bestehender Brenner für Winderhitzer von Hochofenan lagen - Google Patents

Description

Zufuhr des Brennstoffes im Hinblick auf die gegen- Lan Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an

seilige Anordnung und den Betrieh von mehreren Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

öfen als vorteilhaft angesehen und daher gefordert. Fig. 1 im vertikalen Schnitt einen Keramikbren-

Diese asymmetrische Brennstoffzufuhr erschwert ner und die il· ι benachbarten Teile eines Winderl.it-

aher die Aufrechterhaltung einer Strömung mit ho- 5 zers für eine I Liehofenanlage.

mogener Geschwindigkeit. Im Hinh'ick auf diese Zu- F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der

sammcnhänge r.iuß man bei den bekannten Brennern F" i g. 1 und

i'amit rechnen, daß am Abblasende des Brenners-Ge- F" ig. 3 eine Darstellung von Geschwindigkeitskur-

scliwindigkeitsunterschr:de der Brennsioffströmung ven für den Brennstoff.

zwischen verschiedenen Punkten des Brennerkopfes io In Fig. I ist mit 1 ein Teil der Außenwand eines

bis zu 100"/(i auftreten. In diesem Zusammen- Winderhitzers bezeichnet. In diesem trennt eine

hang sei bemerkt, daß früher bereits vorgeschlagen Wand 2 den Brennraum ah. Die Wände bestehen da-

vvurde. den Brennstofffluß dadurch besser zu vertei- bei aus Wärme absorbierenden Ziegelsteinen, die an

len. AM mnn in den Rrermstoffduvchhils Dniekvvrtei- sich bekannt und hier nicht im Detail gezeigt sind,

kings- und Ausgleichselemente, wie z. B. Gitter u.a. 15 Zwischen dem Wandtei! ί und dem Wandteil 2 ist

einbaute. Solche Teile bewirken aher. wenn sie ord- der aus einem kciamisv.-ii.-n Werkstoff bestehende

!Hingsgemäß arbeiten, einen beträchtlichen Druck- Brenner angeordnet. Zur /.'!führung des Brennstofls

verlust, sind also im Endergebnis von beachtlichem bzw. der Brennluft dienen Leitungen 3 und 4. die

Nachteil. Insbesondere wenn Niederdiuckgas als dementsprechend mit dem BreniiMoMdurchlaß 5 und

Brennstoff verwendet w^;.rd.-_swie z. B. Hochofengas 20 dem Lul'tdurchlaß 6 verbunden sind. Der BreiinMolt-

oder Koksofengas, würden solche Gitter oder ihnen durchlaßS öffnet sieh mit einer rechteckigen, in

ähnliche Vorrichtungen beträchtliche zusätzliche I-i ü. 2 in gestrichelten Linien wieiiergegebenen < >lt-

Energien an den Blaseinrichtungen erfordern. niing in den Brennraum. Der 1 iltdurchlaß 6 ist an

Der genannte Einbau kann aus einem am Boden seinem oberen Ende durch Blenden oder Zwisclieii-

des Brenners ansetzenden Ziegelmauerwerk beste- 25 räume 12 unterteilt und öffnet sieh so in der Form

heu. Es ist auch möglich, den Einbau als Str.hlkon- von zwei Reihen von nicht dargestellten schlitzlörmi-

siruklion auszuführen bzw. aus Beton mit oder ohne gen öffnungen in den Brennraum. Der Oberteil des

Bewehrung zu fertigen. Brenners ist so gestaltet, daß die Luftstrahlen den

Die neuartige Gestaltung bewirkt sowohl bei Bren- Brennstoffstrom stark durchdringen,

nern mit ringförmiger als auch bei solchen mit ova- 30 Die Einschnürungen 9 und 10 im Brennstoffdurch-

ler Querschnittsform des Brennstoffdurchlasses eine laß 5 bzw. Lufidurchlaß 6 dienen zur Verbesserung

Verbesserung der Brennstoffverteilung, ohne daß der gleichmäßigen Verteilung dei Brennstoff- und

über die Länge des Brennstoffdurchlasses ein unver- Luftströme.

tretb irer Druckverlust entstehen würde. Lnten im Brennraum befindet siel, ein Einbau 11,

Den Fachmann besonders überraschende Ergeh- 35 der sich so weit nach oben erstreikt, daß er bis kurz nisse werden dann erhalten, wenn von der 1 rfindung unter die Einschnürung 10 reicht. Dieser Mauerwerkbei einem Brennstoffdurchlaß Gebrauch gemacht einhau oder Einsatz ist an seinem oberen Ende verwird, dessen Querschnitt rechteckig ist und hei dem jungt.

der Schlitz um den Einbau herum eine im vvesiiitli- L i g. 2 gibt einen Schnitt längs der Linie II-II der

ehen stets konstant bleibende Breite aufweist. Der er- 40 F i g. I in etwas größerem Maßstab wieder. Sie läßt

findungsgemäßc Effekt steigert sich in noch stärke- erkennen, daß sich der Einbau 11 im wesentlichen

rem Maß bei einer Gestaltung des Durchlasses, bei über die gesamte Länge des Brennstoffdurchlasses 5

welcher von einer rein quadratischen Form ahgevvi- erstreckt und daß er einen praktisch um ihn herum-

chen wird. Abc^r auch bei Brennstoffilurchlässen mit laufenden Schlitz von im wesentlichen konstanter

ovalem Querschnitt ist es möglich, gute Ergebnisse 45 Breite offenläßt,
mit einem Formstück als Einbau zu erhalten, das

gleichfalls ovale Querschnittsform hat. Eis dürfte klar Beispiel
sein, daß ein sehr kurz bemessener Einbau auf den

BrennstolTfluß keine starke Auswirkung haben wird. Durch einen Keramikbrenner von einer Bauart,

Auf der anderen Seite hat es sich als wenig vorteil- 50 wie sie schematisch in der Zeichnung dargestellt ist.

h;ift erwiesen, den Einbau bis nahe an die Abblasöff- werden mit Hilfe geeigneter Gebläse 120 000Nm¹ Ii

nung des Brennstoffdurchlasses heranreichen zu las- Brennstoff und 180(H)ONm¹ h Luft geleitet. Die Zu-

sen. In diesem Bereich würde der Einhau das Ab- führungsrohre 3 und 4 haben Durchmesser von uiige-

slrömen des Brennstoffes in die genannte Abblasöff- fahr 180 ein.

nung beeinträchtigen. 55 Der Brennstolfdurchlaß 5 hat eine Höhe von ¹Jm

Wie sich gezeigt hat, lassen sich bei der Erfindung und im Querschnitt bzw. unterhalb der Einsclinü-

optimale Ergebnisse erzielen, wenn sich der Einbau rung 10 Abmessungen von 5 m und 0,75 m. Die

über etwas mehr als die untere Hälfte des Brenn- Brennstoffzulcitung3 ist mit dem Ofen in einem

Stoffdurchlasses erstreckt. Winkel von 30 verbunden, wie aus I⁷ i g. 2 klar her-

Die Gefahr einer Störung des Strömungsverlaufes 60 vorgeht.

in der Abblasiiilnung durch das Vorhandensein des In F i g. 3 zeigt Linie« die Verteilung der GeEinbaues oberhalb von ihr kann im übrigen dadurch schwindigkeit V, die in der Brennstoffströmung in vermieden wer Jen, daß man den Einbau an seinem der Länge der Abblasöffnung 7 gemessen wird, wooheren Ende dünner ausführt bzw. seinen Quer- bei der Einbau im Brennstoffdurchlaß 5 nicht vorschnitt verringert. Diese Maßnahme hat den weiteren 65 handen war. Aus dieser Graphik geht klar hervor. Vorteil, daß ein abnehmender Strömungswiderstand daß die geneigte Einblasform durch die Brennstoffauftritt, was /11 einer Energieerspamis beim Förder- zuführleitung 3 die Wirkung einer beträchtlichen i'ebläse führt. Asymmetrie in' (ieschvvindigkeitsverlauf hat. Außer-

dem differiert diese Geschwindigkeit zwischen ungefähr IO und ItXm see. Diese beträchtlichen Unterschiede führen /u einer ungleichmäßigen Mischung von Brennstoff und Luft um den Brennerkopf herum und demzufolge /u einer ziemlich unvollständigen Verbrennung.

Nach dein Hinfügen ties l\inbaues 11 wurden die gleichen Messungen wiederholt. Der Hinbau 11 hiitte dabei einen derartigen Querschnitt, daß ein Schlitz, offen lilieb. der längs der größeren Seite des Linbaues eine Breite von 30 cm und längs der kürzeren Seiten eine Breite von 15 cm halte. Die Höhe des Kinhaues betrug 300 cm.

Linie/) in F i g. 3 läßt die Hrgebnisse dieser neuen Messungen erkennen. Ls zeigt sich klar, daß die CIeselnvindigkeitsunterschiede auf weniger als 2 m pro Sekunde reduziert wurden. Weiter zeigte sich, daß keine unverbrannten Brennstoffteilchen oberhalb lies Brennerkopfes verbleiben, wie durch sorgfältige Messungen festgestellt wurde.

Bei einer abgeänderten Ausführung lies Kinbaues Il wurde dieser im Bereich der oberen 50 cm seiner Länge nach links und rechts erweitert, wie F i e. 2 zeigt, so daß er mit den kürz.eren Wänden des Brennsloffduichlasses 5 in Kontakt kam. Dies führte zu dem Vorteil, daß der Linbau eine steifere und stabilere Struktur, zusammen mit dem Brennsloffdurchlal.¹ liefert, so daß auch vermieden wird, daß der F.inbau unter dem Linfhiß der strömenden Medien ir Schwingungen gerät. Hs machte sich nicht bemerkbar, daß dies eine Wirkung auf die Verteilung de· Brennstolfllusses halte, die die Grenze dessen über schritt, was als unbedeutend bzw. vertretbar anzu sehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 S 2 Die bekannten Brenner gewährleisten noch nicht Patentansprüche: die optimale Energieausnutzung. Es ist zwar möglich, durch eine gute Formgebung und Anordnung der

1. .Aus keramischem Werkstoff bestehender Öffnungen der Brennstoff- und Luftdurchlässe eine Brenner für Winderhitzer von Hochofenanlagen 5 innige Durchmischung von Brennstoff und LuIt mit einem senkrecht verlaufenden Winddiirehlaß sicherzustellen. Der optimale Heizeffelt wird aber und einem sich in den Winddiirehlaß erstrecken- mit der guten Durchmischung von Brennstoff und den Brennsiolfiiurchlaß. wobei die Durchlässe an Luft noch nicht erreicht.

ihren unteren Enden mit Zuführungsleitungen für Der Erfindung liei»t die Erkenntnis zugrunde, daß Brennlul't und Brennstoff verbunden sind, da- io der optimale Hei'.effekt nur erreicht werden kann, durch gekennzeichnet, daß mindesten.·, wenn die angestrebte Mischung von Brennstoff und im unteren Bereich des Brennstofl'diirchlasses (5) Luft auch über die uesamte Fläche des Brennerkopein vertikaler F.inbau (11) vorgesehen ist. der zu- l'es hinweg bezüglich ihrer Zusammensetzung homosammen mit der Wand des Bieiinstoffdurchlasses gen ist. Solange diese zweite Forderung nicht erfüllt (51 einen uniuUerbrovheneu. sxhUtziönttigeu 15 ist. kann es zu unvollständiger Verbrennung mit VerDurchlaß rund um den Einbau (11 ) bildet, lusten an Wirkungsgrad kommen, oder aber, was

2. Brei ner nach Anspruch I. dadurch gekenn- noch unanuenehmer ist. zu dem Nachteil, daß sich der zeichnet, daß der Brennstofi'durchlaß (?) recht- Winderhitzer nicht auf die gewünschte hohe Tempeeekigen Querschnitt hat und daß der Schlitz, der ratur aulheizen läßt.

von dem F.inbau (11) aiii dessen beiden Längssei- 20 Die Gleichmäßigkeit tier Zusammensetzung der

ten frei gelasser; wird, eine konstante Breite hat. Mischung hängt \on der Geschwindigkeitsverteilung

3. Brenner nach Anspruch I otler 2. dadurch von Brennluft und Brennstoff in den Durchlässen in gekennzeichnet, daß sich der Fjiihau (1!) über tier Nähe von deren öffnunücn ::b. Diese Verteilung etwas mehr als die untere Hälfte des Brennstoff- muß dabei nicht nur örtlich — d. h. über die gesamte durchlasse* (5) erstreckt. 25 Fläche des Brennerkopfes hinweg —. sondern auch

4. Brenner nach einem der vorangehenden An- zeitlich konstant sein und sich außerdem in beiden sprüche bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlässen jeweils gegenseitig entsprechen. Fs ist F.inbau (III) an seinem oberen Ende verjüngt aus- somit anzustreben, sowohl die Geschwindigkeitsvergehiklet St. leilungeii des Brennstoffs wie auch der Luft so

30 gleichmäßig wie möglich zu eestalten.

Demgemäß ist die Erfindung die technische Aufga'nozugrunde gelegt worden, einen keramischen Brenner zu schaffen, der im Bereich des Brennerkopfes eine weitgehend gleichmäßige Strömungsgeschwin-

Die Erfindung bezieht sich auf einen aus kerami- 35 digkeil für Brennstoff und Li'^ri gewährleistet,
schein Werkstoff bestehenden Brenner für Winder- Erlindungsgemäß \>^;rd die Aufgabe dadurch gehilzer von Hochofenanlagen mit einem senkrecht Inst, daß mindestens im unteren Bereich des Brennverlaufenden Winddurchlaß und einem sich in den stoffdurehlasses ein vertikaler Einbau vorgesehen ist. Winddurchlaß erstreckenden Brennstoffdurchlaß. tier zusammen mit der Wand des Brennstoffdurchwohei die Durchlässe an ihren unteren Enden mit 40 lasses einen ununterbrochenen. schlitzförmigen Ziiführungskituiigen für Brennlufi und Brennstoff Durchlaß rund um den Einbau bildet,
verbunden sind. Die Lösung der genannten Aufgabe wird dadurch Mit derartigen Brennern ausgestattete Windertiil- erschwert, daß der Konstrukteur von Keramikbrenzer werden im Hochofenbetrieb zur Aufheizung der nein bei der Brennelgestaltung in seiner Freizügiglür die Roheisenerzeugung erforderlichen Luft einge- (5 keil wesentlichen Einschränkungen unterworfen ist, setzt. Diese Brenner bestehen in ler Regel aus feuer- und zwar sowohl wegen der Form des Winderhitzers, festem Ziegelmaterial und werden im unteren Be- wie auch wegen tier in den Werkstoffen liegenden reich des Brennraumes des Winderhitzers unterge- Gegebenheiten, die in deren Struktur begründet sind, bracht. Zur Erzielung eines homogenen Brenngeini- Schließlich ist auch die Kostenfrage von großer Besches werden der Brennstoffstrom und der Brennluft- 50 tleutung und beschränkt insoweit die freizügige konstrom im oberen Teil des Brenners winklig zueinan- struktive Lösung tier Aufgabe.

tier geführt. Bei einem bekannten Brenner (ösierrei- Auch ist hei der Lösung der Aufgabe die Gestal-

chische Patentschrift 224 7^l)0) wird die Brennluft tung des I.uftdurchlasses im Außenbereich des

zentrisch zur Brennerachse mittels eines Stutzens zu- Brennerkopfes weniger schwierig, da dieser als den

geführt, dessen Miindungsniiul von einem Ringruum 55 BrennstofTdurdilaß umgebender Ringschlitz ausge-

umgeben ist. dem tier Brennstoff zugeführt wird. Da- bildet werden kann. Ein solcher Ringschlitz erweist

bei wird mittels eines am Ringraum angeordneten sich als besonders günstige Form zum Ausgleich von

Wiilstrantles dem Brennstoff eine schräg zum Brenn- Unterschieden in der Luftgeschwindigkeit im unteren

luftstrom gerichtete Strömungsrichtung erteilt, die Teil des Luftdiirchlasscs. Außerdem kann dieser

eine Vermischung der Brennluft und des Brennstof- 60 Ringschlitz am Abblasende des Brenners in eine

fes bewirkt. Bei einem anderen bekannten Brenner Reihe von Schlitzen aufgespaltet werden, was zusätz-

(deutsches Gebrauchsmuster 1958 854) wird nicht lieh eine Ausgleichswirkung bei der Verteilung des

die Brennluft. sondern der Brennstoff zentrisch zur Luftstromes ermöglicht.

Brennerachse zugeführt, während die Brennluft Wesentlich schwieriger ist die Zuführung des

einem konisch ausgebildeten Teil des Brenners durch 65 Brennstoffs im Zentrum des Brenners zu bevverkstelli-

ani Umfang verteilte Düsen so zugeführt wird, tlaß gen. Der zentrische Brennstoffdurchlaß ist mit Bezie-

die Brennstoffströmung und die Biennhiftstiönuing hung auf seine Querschnittsabincssung relativ kurz,

winklig zueinander verlaufen. Außerdem wird in tier Praxis eine asymmetrische