DE2133904A1 - Shielding gas generator - with recycling from fire chamber to burner to improve stability - Google Patents

Shielding gas generator - with recycling from fire chamber to burner to improve stability

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DE2133904A1 DE19712133904 DE2133904A DE2133904A1 DE 2133904 A1 DE2133904 A1 DE 2133904A1 DE 19712133904 DE19712133904 DE 19712133904 DE 2133904 A DE2133904 A DE 2133904A DE 2133904 A1 DE2133904 A1 DE 2133904A1
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C13/00—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material

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Abstract

An apparatus for burning fuel mixtures to produce protective gases comprises a cooled casing contg. a combustion chamber, inside which is a fire-chamber connected to the mouth of the burner. The combustion chamber contains cooled tubes within its lining; these act as connectors between ducts connected to the fire-chamber and burner respectively so that combustion products can be cooled and recycled from the fire-chamber back to the burner. The burner consists of two concentric tubes; the outer tube comprises inlet holes, whose aperture is regulated by a slide valve to vary the quantity of products recycled.

Description

EINRICHTUNG ZUM VERFEUERN VON BRENNSTOFFGEMISCHEN BEI ANLAGEN ZUR SCHUTZGASERZEUGUNG Die Erfindung betrifft Einrichtungen zum Verfeuern von Brennstoffgemischen in Anlagen zur Erzeugung von Schutzgasarten, die in der Hütten-, Maschinenbau- und Kraftwagenindustrie sowie auch in anderen Industriezweigen zum Schutz der Werkstücke gegen Oxydierung und Entkohlung beim Erhitzen als inerte Gase zum Behältern<Durchblasen> und zu anderen Zwecken dienen.DEVICE FOR FIRING FUEL MIXTURES IN PLANTS FOR PROTECTIVE GAS GENERATION The invention relates to devices for burning fuel mixtures in systems for generating protective gas types, which are used in the metallurgical, mechanical engineering and motor vehicle industries as well as in other branches of industry to protect workpieces against oxidation and decarburization when heated inert gases for containment and other purposes.

Der Hauptteil der Gasbereitungsanlagen (Gas#rzeugungsanlagen) besteht in der Einrichtung zum Verfeuern von Brennstoffgemischen, in der eigentlich die Gasbereitung erfolgt. The main part of the gas preparation systems (gas generation systems) consists in the device for burning fuel mixtures, in which actually the Gas preparation takes place.

Die Anlage kann in Abhängigkeit von der Schutzgas-Zweckbestimmung Apparate zur Reinigung von Wasserdampf , Kohlenstoffdioxyd, Sauerstoff und Kohlenstoffmonoxyd enthalten. The system can be used depending on the intended use of the protective gas Apparatus for purifying water vapor, carbon dioxide, oxygen and carbon monoxide contain.

Es ist eine Einrichtung zum Verfeuern von Brennstoffgemischen bei Anlagen zur Erzeugung von Schutzgasen bekannt, die ein gekühltes Gehäuse (einen gekühlten Mantel) enthält, in dem eine ausgekleidete Brennkammer untergebracht ist, in deren Feuerraum, welcher mit dem Verbrennungsprodukt - Ableitstutzen in Verbindung steht, ein Brenner mündet (siehe, z.B. "Kontrollierbare Schutzgase" von A.A. Schmykow und B. W. Malyschew, Maschgis, 1956). It is a device for burning fuel mixtures at Systems for the generation of protective gases are known, which have a cooled housing (a cooled jacket), in which a lined combustion chamber is housed, in their combustion chamber, which is connected to the combustion product - discharge nozzle stands, a burner opens (see, e.g. "Controllable shielding gases" from A.A. Schmykow and B. W. Malyschew, Maschgis, 1956).

Beim Verfeuern von Brennstoff-Luftgemischen mit einer Luftverbrauchszahl α = 0,8 bis 0,95 entstehen im Arbeitsraum der Brennkamer Hochtemperaturen, wodurch in den Verbrennungsder produkten infolge Dissoziation von Kohlenstoffdioxyd und Feuchtigkeit Sauerstoff, Hydroxylgruppe sowie auch Stickstoffoxyde in großen Mengen auftreten. When burning fuel-air mixtures with an air consumption figure α = 0.8 to 0.95 high temperatures arise in the working area of the combustion chamber, whereby in the products of combustion as a result of the dissociation of carbon dioxide and moisture oxygen, hydroxyl group as well as nitrogen oxides in large quantities Quantities occur.

Beim Verfeuern von Brennstoff-Luftgemischen mit einer Luftverbrauchszahl = 0,6 bis 0,7 tritt im Verbrennungsprodukt Methan auf. When burning fuel-air mixtures with an air consumption figure = 0.6 to 0.7 occurs in the combustion product methane.

Um den Gehalt an Sauerstoff, Stickstoffoxyden, an Hydroxylgruppen in den Verbrennungsprodukten zu verringern, ist die Temperatur der letzteren im Feuerraum zu senken, was durch eine Verlängerung der Kammer erreicht wird. About the content of oxygen, nitrogen oxides and hydroxyl groups in the products of combustion, the temperature of the latter is im Lower the combustion chamber, which is achieved by extending the chamber.

Außerdem verursacht die im Feuerraum erzeugte Hochtemperatur eine Erhitzung des Brennskopfes und ein Durchschlagen der Flamme in den Brennerhohlraum. In addition, the high temperature generated in the furnace causes a Heating of the burner head and penetration of the flame into the burner cavity.

Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der erwähnten Mängel. The invention aims to remedy the deficiencies mentioned.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Verfeuern von Brennstoff-Luftgemischen in Anlagen zur Schutzgaserzeugung zu entwickeln, bei der die Stabilität des Brennstoffgemisch-Verfeuerungsverlaufes und ein geringer Gehalt an unerwünschten Bestandteilen in den Verbrennungsprodukten bei erheblich verkleinerten Außenmaßen der Einrichtung gewährleistet sind. The invention is based on the object of a device for burning of fuel-air mixtures in systems for generating protective gas the stability of the fuel mixture combustion process and a lower one Content of undesirable components in the combustion products at considerable reduced external dimensions of the facility are guaranteed.

Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß in den Einrichtung zum Verfeuern von Brennstoffgemischen bei Anlagen zur Erzeugung von Schutzgas, die cin gekühltes Gehäuse enthält, in dem eine ausgekleidete Brennkammer untergebracht ist, in deren Feuerraum, welche mit dem Verbrennungsprodukt- Ableitstutzen in Verbindung steht, ein Brenner mündet, die Brennkammer erist findungsgemäß mit kühlbaren Rohren versehen, welche durch die in der Brennkammer-Verkleidung liegenden Kanäle den Kammerlcuerraum mit dem Brenner verbinden , der aus zwei konzentrisch montierten Rohren ausgeführt ist, von denen das außenliegende zwei durch einen Schieber verschelißbare Öffnungen zur Abänderung des Verbrauchs der aus dem Ioucrraum in den Brenner injektierten Verbrennungsprodukte aufweist. This object has been achieved in that in the device for burning of fuel mixtures in systems for the generation of protective gas, which are cooled Contains housing in which a lined combustion chamber is housed, in which Combustion chamber, which is connected to the combustion product discharge nozzle, a burner opens, the combustion chamber is provided with coolable pipes according to the invention, which through the channels in the combustion chamber lining open the chamber interior connect to the burner, which is made up of two concentrically mounted tubes is, of which the outer two openings can be closed by a slide to modify the consumption of the injected into the burner from the loucr space Has combustion products.

Eine solche Bauart ermöglicht es, das Brennstoffgemisch mit abgekühlten Verbrennungsprodukten zu verdünnen (zu beschicken), vJas eine Temperaturstabilität im Feuerraum verursacht, wodurch dann aunil eine erhebliche Verringerung des Gehaltes an Sauerstoff, Stickstoffoxyden, Methan u.a. unerwünschten Beimengungen in den Verbrennungsprodukten begünstigt wird. Aus diesem Grunde erhöht sich nun die Stabilität des Brennstoffgemisch-Verfeuerungsverlaufes. Such a design makes it possible to cool the fuel mixture with To dilute combustion products (to charge), vJas a temperature stability caused in the furnace, which then aunil a considerable reduction in the content of oxygen, nitrogen oxides, methane and others undesirable Admixtures is favored in the combustion products. For this reason now increases the stability of the fuel mixture combustion process.

Es ist zweckmäßig, daß die Brennkammer zusätzliche kühlbare Rohre aufweist, die den Feuerraum der Kammer mit dem Verbrennungsprodukt - h b L e itstutzen -verbinden ., wobei zwischen dem Stutzen und den aktihlten Rohren eine Kammer mit einem in ihr angeordneten Katalysator ßs ist auch, zweckmäßig, daß der Eatalysator als Scheibe ausgeführt ist, deren Querschnittsfläche derjenigen der Kammer gleich ist und die im Mittelteil der Kammer untergebracht ist Eine solche Bauart ermöglicht es, die Ausmaße des Kammerfeuqrraumes erheblich zu verkleinern, da eine schnelle Abkühlung der Verbrennungsprodukte in den zusätzlichen Rohren und das Durchlaufen der Verbrennungsprodukte durch den Katal -sator eine schnelle und vollständige (Abschließung) Beendigung der Nachbrennreaktionen fördert, was ihrerseits auch eine Verringerung an schädlichen Beimengungen in den Verbrennungsprodukten begünstigt.It is expedient that the combustion chamber has additional coolable tubes which form the combustion chamber of the chamber with the combustion product - hb lead connector -connect., wherein between the nozzle and the activated tubes a chamber with a catalyst arranged in it It is also expedient that the catalyst is designed as a disk whose cross-sectional area is the same as that of the chamber and which is housed in the middle part of the chamber the additional pipes and the passage of the combustion products through the catalyst promotes a quick and complete (closure) termination of the afterburning reactions, which in turn also favors a reduction in harmful admixtures in the combustion products.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnung naher erläutert. The invention is explained below with the aid of the description of an exemplary embodiment and explained in more detail in the drawing.

In der Zeichnung ist der Längsschnitt der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Verfeuern von Brennstoffgemischen dargestellt. In the drawing is the longitudinal section of the device according to the invention shown for burning fuel mixtures.

Die Einrichtung zum Verfeuern von Brennstoffgemischen bei Anlagen zur Erzeugung von Schutzgasen enthält das kühlbare Gehäuse 1, in dem die ausgekleidete Brennkammer 2 untergebracht ist. Am Gehäuse 1 sind Rohrstutzen 3 und 4 vorgeschen, durch welche das Kühlmittel, z. B. Wasser zu- bzw. abgeführt wird. The device for burning fuel mixtures in plants for the generation of protective gases contains the coolable housing 1, in which the lined Combustion chamber 2 is housed. Pipe sockets 3 and 4 are in front of the housing 1, through which the coolant, e.g. B. water is supplied or discharged.

Die Brennkammer 2 weist den Feuerraum 5 auf, der mit dem Stutzen 6 zur der Vorbrennungsprodukte in Verbindung stoht. In den Feuerraum 5 mündet der Brenner 7, vJclcher mit dem Stutzen 8 zur Zuführung des Brennstof£emi'sches in Verbindung steht.The combustion chamber 2 has the combustion chamber 5, which is connected to the nozzle 6 for of the pre-combustion products. The burner 7 opens into the combustion chamber 5, which is connected to the nozzle 8 for supplying the fuel.

Die Brennkammer 2 ist mit kühlbaren Rohren 9 vorsehen, <> die so am Umfang der Kammer 2 montiert sind, daß um die Rohre <rund> das dem Gehäuse 1 zugeführte Kühlmittel zirkuliert. In der Verkleidung der Kammer 2 sind Kanäle 10 und 11 vorbeschen, welche mit den Rohren 9 in Verbindung stehen, wobei die Kanäle 10 mit dem Feuerraum 5, die Kanäle 11 mit dem brenner 7 verbunden sind.The combustion chamber 2 is provided with coolable tubes 9, <> the are mounted on the circumference of the chamber 2 that around the pipes that of the housing 1 supplied coolant circulates. In the lining of the chamber 2 there are channels 10 and 11 vorbeschen, which are in communication with the tubes 9, the channels 10 with the furnace 5, the channels 11 with the burner 7 are connected.

Der Brenner 7 ist aus zwei konzentrisch angeordneten Rohren 12 und 13 ausgeführt, von denen das außenliegende Rohr 12 Öffnungen 14, die mit den Kanälen 11 in Verbindung stehen, aufweist. The burner 7 consists of two concentrically arranged tubes 12 and 13 executed, of which the outer tube 12 openings 14, which with the channels 11 are in communication.

Das Ende des innenliegenden Rohres 13 am Brenner 7 springt gegenüber dem Ende des Rohres 12 etwas zurück. Durch diese Bauart des Brenners 7, der über die Kanäle 10, 11 und die kühlbaren rohre 9 mit dem Feuerraum 5 in Verbindung steht, werden die Verbrennungsprodukte in den Brenner 7 injiziert. The end of the inner tube 13 on the burner 7 jumps opposite the end of the tube 12 back a little. By this design of the burner 7, the over the channels 10, 11 and the coolable pipes 9 are connected to the furnace 5, will the Combustion products are injected into the burner 7.

Zur Änderung des Verbrauches an aus dem Feuerraum 5 Verbrennungsprodukten werden die Öffnungen 14 durch den Schieber 15 / verschlossen.To change the consumption of from the combustion chamber 5 Combustion products are the openings 14 closed by the slide 15 /.

Die Brennkammer 2 ist zur zusätzlichen Kühlung der Verbrennungsprodukte mit zusätzlichen kühlbaren Rohren (Kühlrohren) 16 versehen, die den feuerraum 5 der Kammer 2 mit dem Stutzen 6 zur Verbrennungsprodukt- verbinden.The combustion chamber 2 is provided with additional coolable tubes (cooling tubes) 16 for additional cooling of the combustion products, which connect the combustion chamber 5 of the chamber 2 with the nozzle 6 to the combustion product. associate.

Zwischen den kühlbaren Rohren 16 und dem Stutzen 6 ist die Kammer 17 angeordnet, in der zur Beschleunigung des Reaktionsabschlusses in den Verbrennungsprodukten ein Katalysator 18 untergebracht ist. Letzterer ist als eine Scheibe gestaltet, deren Querschnittsfläche derjenigen der Kammer 17 gleich . st. The chamber is located between the coolable pipes 16 and the nozzle 6 17 arranged in order to accelerate the completion of the reaction in the combustion products a catalyst 18 is housed. The latter is designed as a disc, whose cross-sectional area is the same as that of the chamber 17. st.

Der Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung verläuft in folgender Weise. The operation of the device according to the invention is as follows Way.

Das Brennstoffgemisch, z. B. ein Gas-Luft-Gemisch wird durch den Stutzen 8 und das innenliegende Rohr 13 des Brenners 7 dem Feuerraum 5 in der Brennkammer 2 zugeführt.Da der Brenner 7 aus zwei konzentrisch angeordneten Rohren 12 und 13 besteht, siobei das Ende des Rohres 13 etwas des Rohres 12 zurücK/~ entst-eAt , entst-eht bei den Zuführung des Gemisches in den Brenner 7 ein Unterdruck in den Kanälen 10, / kuhlbaren Rohren (Kühlrohren) 9 und in den Kanälen 11. Dank dieses Unterdruckes werden die Produkte der unvollkommenen Verbrennung aus dem Feuerraum 5 in den Brenner 7 teilweise injiziert. Die Produkte der unvollkommenen Verbrennung kühlen sich in den Rohren 9 ab und werden, indem sie das Gas-Luft-Gemisch im Brenner 7 verdünnen, dem Feuerraum 5 in der Brennkammer 2 zugeführt. Dadurch wird beim Verteuern des Gas-Luft-Gemisches mit α = 0,8 bis 0,95 die Verbrennungstemperatur im Feuerraum 5 gesenkt.The fuel mixture, e.g. B. a gas-air mixture is fed through the nozzle 8 and the inner tube 13 of the burner 7 to the furnace 5 in the combustion chamber 2. Since the burner 7 consists of two concentrically arranged tubes 12 and 13, the end of the tube 13 some of the pipe 12 back / ~ created-eAt , originates when adding the mixture In the burner 7 a negative pressure in the channels 10, / coolable tubes (cooling tubes) 9 and in the channels 11. Thanks to this negative pressure, the products of the imperfect combustion from the furnace 5 are partially injected into the burner 7. The products of the imperfect combustion cool down in the tubes 9 and are fed to the combustion chamber 5 in the combustion chamber 2 by diluting the gas-air mixture in the burner 7. As a result, when the gas-air mixture becomes more expensive with α = 0.8 to 0.95, the combustion temperature in the combustion chamber 5 is reduced.

Der Verbrauch an Verbrennurisrodukten wird durch den Schieber 15, der die Öffnungen 14 Yerschließt1 geregelt. Dadurch wird die Jat%iitat der Verbrennungstemperatur gewährleistet, was eine Verringerung des Gehaltes an schädlichen Beimengungen wie Sauerstoff, Hydroxylgruppen und Stickstoffoxyden in den Verbrennungsprodukten, aus denen das Schutzgas gebildet ist, begünstigt.Consumption at Incineration urine products is regulated by the slide 15, which closes the openings 14. This will the Jat% iitat the combustion temperature is guaranteed, which favors a reduction in the content of harmful impurities such as oxygen, hydroxyl groups and nitrogen oxides in the combustion products from which the protective gas is formed.

Beim Verfeuern eines Brennstoffgemisches mit α=0,7 bis 0,6 werden die Öffnungen 14 durch den Schieber 15 vollständig verschlossen und erhöht sich die Temperatur in der Brennkammer 2, wodurch der Methangehalt in den Verbrennungsprodukten verringert wird.When burning a fuel mixture with α = 0.7 to 0.6, the openings 14 are completely closed by the slide 15 and the temperature in the combustion chamber 2 increases, as a result of which the methane content in the combustion products is reduced.

Die Verbrennungsprodukte strömen aus dem Feuerraum 5 durch die zusätzlichen wassergekühlten Rohre 16, werden abgckühlt und dann der Kammer 17 zugeführt. The combustion products flow from the furnace 5 through the additional water-cooled tubes 16 are cooled and then fed to the chamber 17.

Hier am Katalysator 18 erfolgt bei Tieftemperaturen das der Verbrennungsprodukte und letztere strömen durch den stutzen 6 mit einem Gehalt an schädlichen Beimengungen aus.Here on the catalyst 18 this takes place at low temperatures the combustion products and the latter flow through the nozzle 6 with a Content of harmful admixtures.

Somit weist die erfindungsgemäße Einrichtung zum Vorfeuern von Brennstoffgemischen bei Anlagen zur Schutzgaserzeugung eines um das 3 bis 4fache verkürzte Brennkammer auf und die erzeugten Verbrennungsprodukte haben einen Gehalt an schädlichen Beimengungen: Sauerstoff, Methan, Hydroxylgruppen und Stickstoffoxyden.Thus, the device according to the invention for pre-firing fuel mixtures in systems for generating protective gas has a combustion chamber that is 3 to 4 times shorter and the combustion products produced have a Content of harmful admixtures: oxygen, methane, hydroxyl groups and nitrogen oxides.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Einrichtung zum Verfeuern von Brennstoffgemischen bei Anlagen zur Erzeugung von Schutzgasen, die ein kühlbares Gehäuse enthält, in dem eine ausgekleidete Brennkammer untergebracht ist, in deren Feurraum, welcher mit dem Verbrennungsprodukt -Ableit stutzen in Verbindung steht, ein Brenner mündet d a d u r c h g e k e n n e t ,daß die Brennkammer (2) kühlbare Rohre (Kühlrohre) (9) , welche durch die in der Verkleidung der Kammer (2) liqgenden Kanäle (10 und 11) don Feuerraum der Kammer (2) mit dem Brenner (7) verbinden , der aus zwei konzentrisch angeordneten Rohren (12 und 13) ausgeführt ist, von denen das außenliegende Rohr (12) durch einen Schieber (15) verschlioßbare Öffnungen (14) zur Abänderung des Verbrauchs der aus den Feuerraum (5) in den Brenner (7) injektierten Verbrennungsprodukte aufweist.1. A device for burning fuel mixtures in systems for the production of protective gases, which contains a coolable housing in which a lined combustion chamber is housed, in the firing chamber, which is connected to the combustion product -Deduct connection, a burner opens durchgeken net that the combustion chamber (2) coolable tubes (cooling tubes) (9) , which through the ducts (10 and 11) lying in the cladding of the chamber (2) connect the combustion chamber of the chamber (2) to the burner (7) which is made of two concentrically arranged tubes (12 and 13), of which the outer tube (12) has openings (14) which can be closed by a slide (15) for changing the consumption of the combustion products injected into the burner (7) from the combustion chamber (5). 2. Einrichtung nach Anspruch 1,d a d u r c h g ek e n n z e i oh n e t ,daß die Brennkammer (2) zusätzliche kühlbare Rohre (Kühlrohre) (16) aufweist, die den Feuerrraum (5) der Kammer (2) mit dem Stutzen (6) zur Verbrennungspro- duIfta1eit ung
verbinden , wobei zwischen dem Stutzen (6) und den zusatzlichen Rohren (16) eine Kammer (17) r?t in ihr angeordneten Katalysator ist. 2. Device according to claim 1, dadurchg ek ennzei oh net that the combustion chamber (2) has additional coolable tubes (cooling tubes) (16) which connect the firing space (5) of the chamber (2) with the nozzle (6) for combustion DIVERSITY UNITY
connect, being between the nozzle (6) and the additional tubes (16) a chamber (17) r? T arranged in it catalyst is. 3. Einrichtung nach Anspruch 2,d a d u r c h g e-1 e n n z e i c h n o t ,daß der Katalysator (18) als eine Scheibe ausgebildet ist, deren Querschnittsfläche derjenigen der Kammer (17) gleich und die im Mittelteil der Kammer (17) untergebracht ist.3. Device according to claim 2, d a d u r c h g e-1 e n n z e i c h n o t that the catalyst (18) as one Disc is formed, the cross-sectional area that of the chamber (17) and housed in the middle part of the chamber (17) is.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2337306A1 (en) * 1975-12-29 1977-07-29 Engelhard Min & Chem METHOD AND APPARATUS FOR BURNING A CARBON FUEL

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2337306A1 (en) * 1975-12-29 1977-07-29 Engelhard Min & Chem METHOD AND APPARATUS FOR BURNING A CARBON FUEL

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