DE2133904C3 - Device for burning fuel mixtures for systems for generating protective gases - Google Patents

Device for burning fuel mixtures for systems for generating protective gases

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DE2133904C3 DE19712133904 DE2133904A DE2133904C3 DE 2133904 C3 DE2133904 C3 DE 2133904C3 DE 19712133904 DE19712133904 DE 19712133904 DE 2133904 A DE2133904 A DE 2133904A DE 2133904 C3 DE2133904 C3 DE 2133904C3
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Iosif I. Maergojs
Leonid A. Michajlow
Leonid I. Puschkarew
Sergej S. Wasilew
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WSESOJUSNIJ NAUTSCHNO-ISSLEDOWATELSKIJ INSTITUT ELEKTROTERMITSCHESKOWO OBORUDOWANIJA MOSKAU
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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

Description

Beim Verbrennen von Brennstoff-Luftgemischen Verbrennungsprodukte und den zusätzlichen Kühlmit einer Luftzahl <x = 0,8 bis 0,95 entstehen im Ar- rohren eine einen Katalysator enthaltende Kammer beitsraum der Brennkammer hohe Temperaturen, angeordnet.When fuel-air mixtures are burned, combustion products and the additional cooling with an air ratio <x = 0.8 to 0.95, a chamber containing a catalyst is created in the arpipe next to the combustion chamber, arranged at high temperatures.

wodurch in den Verbrennungsprodukten infolge von 65 Dabei ist vorzugsweise der Katalysator als eine Dissoziation von Kohlendioxyd und Feuchtigkeit Scheibe ausgebildet, die im Mittelteil der Kammer Sauerstoff, Hydroxylgruppen sowie auch Stickoxyde angeordnet ist und deren Querschnittsfläche der in großen Mengen auftreten. Querschnittsfläche der Kammer entspricht.whereby in the combustion products as a result of 65 Here, preferably the catalyst is as one Dissociation of carbon dioxide and moisture disc formed in the central part of the chamber Oxygen, hydroxyl groups and also nitrogen oxides is arranged and their cross-sectional area of occur in large quantities. Corresponds to the cross-sectional area of the chamber.

Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung nöher edäutert.The invention will now be based on an exemplary embodiment explained in more detail with reference to the drawing.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Verbrennen von Brennstoffgemischen im Längsschnitt dargestellt.In the drawing is a device according to the invention for burning fuel mixtures shown in longitudinal section.

Die Einrichtung zum Verbrennen von Brennstoffgemischen bei Anlagen zur Erzeugung von Schutzgasen enthält ein küblbares Gehäuse 1, in dem eine ausgekleidete Brennkammer 2 untergebracht ist. Am Gehäuse 1 sind Rohrstutzen 3 und 4 vorgesehen, durch welche Kühlmittel, ζ. B. Wasser zu- bzw. abgeführt wird.The device for burning fuel mixtures in systems for the generation of protective gases contains a pailable housing 1 in which a lined combustion chamber 2 is housed. Pipe sockets 3 and 4 are provided on the housing 1, by which coolant, ζ. B. water is supplied or discharged.

Die Brennkammer 2 weist einen Brennraum 5 auf, der mit dem Stutzen 6 zur Ableitung der Verbrennungsprodukte in Verbindung steht. In den Brennraum 5 mündet ein Brenner 7, welcher mit einem Stutzen 8 zur Zuführung des Brennstoffgemisches in Verbindung steht.The combustion chamber 2 has a combustion chamber 5, which is connected to the nozzle 6 for discharging the combustion products communicates. In the combustion chamber 5 opens a burner 7, which with a connector 8 for supplying the fuel mixture in Connection.

Die Brennkammer 2 ist mit Kühlrohren 9 versehen, die so am Umfang der Kammer 2 angeordnet sind, daß das dem Gehäuse 1 zugeführte Kühlmittel um die Rohre zirkuliert. In der Verkleidung der Kammer 2 sind Kanäle 10 und 11 vorgesehen, welche mit dem Rohr 9 in Verbindung stehen, wobei die Kanäle 10 mit dem Brennraum 5 und die Kanäle 11 mit dem Brenner 7 verbunden sind.The combustion chamber 2 is provided with cooling tubes 9, which are arranged on the circumference of the chamber 2, that the coolant supplied to the housing 1 circulates around the tubes. In the cladding of the chamber 2 channels 10 and 11 are provided which are in communication with the pipe 9, the channels 10 are connected to the combustion chamber 5 and the channels 11 are connected to the burner 7.

Der Brenner 7 enthält zwei konzentrisch angeordnete, einen Injektor bildende Rohre 12 und 13, indem das Ende des innenliegenden Rohres 13 am Brenner 7 gegenüber dem Ende des außenlie^enden Rohres 12 etwas zurückspringt. Das außenliegende Rohr 12 weist Öffnungen 14 auf, die mit den Kanälen 11 in Verbindung stehen. Durch diese Bauart des Brenners 7, der über die Kanäle 10, 11 und die Kühlrohre 9 mit dem Brennraum 5 in Verbindung steht, werden gekühlte Verbrennungsprodukte in den Brenner 7 injiziert.The burner 7 contains two concentrically arranged tubes 12 and 13 forming an injector by the end of the inner tube 13 on the burner 7 opposite the end of the outer one Tube 12 jumps back a little. The outer tube 12 has openings 14 with the channels 11 related. By this design of the burner 7, the channels 10, 11 and the Cooling pipes 9 are connected to the combustion chamber 5, cooled combustion products are in injected the burner 7.

Zur änderung der Menge der aus dem Brennraum 5 injizierten Verbrennungsprodukte können die Öffnungen 14 durch einen Schieber 15 teilweise oder ganz verschlossen werden.To change the amount of combustion products injected from the combustion chamber 5, the Openings 14 are partially or completely closed by a slide 15.

Die Brennkammer ist zur weiteren Kühlung der Verbrennungsprodukte mit zusätzlichen Kühlrohren 16 versehen, die den Brennraum 5 der Kammer 2 mit dem Ableitstutzen 6 für die Verbrennungsprodukte verbinden.The combustion chamber has additional cooling pipes for further cooling of the combustion products 16 provided that the combustion chamber 5 of the chamber 2 with the discharge nozzle 6 for the combustion products associate.

Zwischen den Kühlrohren 16 und dem Ableitstutzen 6 ist eine Kammer 17 angeordnet, in der zur Beschleunigung der Beendigung des Reaktionsablaufes in den Verbrennungsprodukten ein Katalysator 18 untergebracht ist. Letzterer ist als eine Scheibe gestaltet, deren Querschnittsfiaehe derjenigen der Kammer 17 entspricht. Der Betrieb der erfinduugsgemäßen Einrichtung verläuft in folgender Weise.Between the cooling tubes 16 and the discharge nozzle 6, a chamber 17 is arranged in which to Accelerating the completion of the reaction in the combustion products a catalyst 18 is housed. The latter is designed as a disk, the cross-sectional area of that of the Chamber 17 corresponds. The operation of the erfinduugsgemäße Setup works in the following way.

Das Brennstoffgemisch, z. B. ein Gas-Luft-Gemiscb, wird durch den Ableitstutzen 6 und das innenliegende Rohr 13 des Brenners 7 dem Brennraum 5 in der Brennkammer 2 zugeführt. Da der Brenner 7 aus zwei konzentrisch angeordneten Rohren 12 und 13 besteht, wobei das Ende des Rohres 13 etwas gegenüberThe fuel mixture, e.g. B. a gas-air mixture, is through the discharge nozzle 6 and the inner pipe 13 of the burner 7, the combustion chamber 5 in the Combustion chamber 2 supplied. Since the burner 7 consists of two concentrically arranged tubes 12 and 13, the end of the tube 13 slightly opposite

ίο dem Ende des Rohres 12 zurückspringt, entsteht bei der Zuführung des Gemisches in den Brenner 7 ein Unterdruck in den Kanälen 10, Kühlfohren 9 und Kanälen 11. Dank dieses Unterdruckes werden zum Teil unvollkommen verbrannte Verbrennungsprodukte aus dem Brennraum S in den Brenner 7 injiziert. Diese Produkte einer unvollkommenen Verbrennung werden in den Kühlrohren 9 abgekühlt, und indem sie das Gas-Luft-Gemisch im Brenner 7 verdünnen, dem Brennraum 5 in der Brennkammer 2 wieder zugeführt. Dadurch wird beim Verbrennen von Gas-Luft-Gemischen mit ·> -= 0,8 bis 0,95 die Verbrennungstemperatur im Biennraum 5 gesenkt.ίο the end of the tube 12 springs back, arises at the supply of the mixture into the burner 7, a negative pressure in the channels 10, cooling tubes 9 and Channels 11. Thanks to this negative pressure, incompletely burned combustion products are produced injected from the combustion chamber S into the burner 7. These products of imperfect combustion are cooled in the cooling tubes 9, and by the gas-air mixture in the burner 7 dilute, fed to the combustion chamber 5 in the combustion chamber 2 again. This will help when burning Gas-air mixtures with ·> - = 0.8 to 0.95 the combustion temperature lowered in biennium 5.

Der Verbrauch an injizierten Verbrennungsprodukten wird mittels des Schiebers 15 durch entsprechende Überdeckung der Öffnungen 14 geregelt. Dadurch kann eine Stabilität der Verbrennungstemperatur gewährleistet werden, was eine Verringerung des Gehaltes an schädlichen Beimengungen, wie Sauerstoff, Hydroxylgruppen und Stickoxyden, in den Verbrennungsprodukten, aus denen das Schutzgas gebildet ist, begünstigt.The consumption of injected combustion products is controlled by means of the slide 15 by corresponding Coverage of the openings 14 regulated. This allows a stability of the combustion temperature be guaranteed, resulting in a reduction in the content of harmful admixtures, such as Oxygen, hydroxyl groups and nitrogen oxides, in the combustion products that make up the protective gas is formed, favors.

Beim Verbrennen eines Brennstoffgemisches mit \ = 0,7 bis 0,6 werden die Öffnungen 14 durch den Schieber 15 vollständig verschlossen, und dadurch erhöht sich die Temperatur in der Brennkammer 2, wodurch der Methangehalt in den Verbrennungsprodukten verringert wird. Die Verbrennungsprodukte strömen aus dem Brennraum 5 durch die zusätzlichen wassergekühlten Rohre 16, werden abgekühlt und dann der Kammer 17 zugeführt. Hier am Katalysator 18 erfolgt bei niedrigen Temperaturen das Nachverbrennen der Verbrennungsprodukte, und letztere strömen durch den Ableitstutzen 6 mit einem minimalen Gehalt an schädlichen Beimengungen aus.When burning a fuel mixture with \ = 0.7 to 0.6, the openings 14 are through the Slide 15 is completely closed, and this increases the temperature in the combustion chamber 2, thereby reducing the methane content in the combustion products. The products of combustion flow from the combustion chamber 5 through the additional water-cooled tubes 16, are cooled and then fed to the chamber 17. Here at the catalyst 18 takes place at low temperatures the afterburning of the combustion products, and the latter flow through the discharge nozzle 6 with a minimal content of harmful admixtures.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Verbrennen von Brennstoffgcmischen für Anlagen zur Schutzgaserzeugung weist nicht nur eine um das drei- bis vierfache verkürzte Brennkammer auf, sondern die erzeugten Verbrennungsprodukte haben auch einen minimalen Gehalt an schädlichen Beimengungen, wie Sauerstoff, Methan, Hydroxylgruppen und Slickoxyden. The device according to the invention for burning fuel mixtures for systems for generating protective gas not only has a combustion chamber that is three to four times shorter, but the combustion products produced also have a minimal content of harmful additions such as oxygen, methane, hydroxyl groups and slick oxides.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

f.f. 133 904 J133 904 J. Beim Vvto^-^*™™1«+^^ At Vvto ^ - ^ * ™haben 1 «+ ^^ dem eine ausgekleidete Brennkammer angeord- die Temperatur im »J™»J verlängert wird. Eine net ist, in deren Brennraum, welcher mit einem versuchen, ^^Χ*^™™φΐ^η£ηκ Ableitenden für die Verbrennungsprodukte in Überhitzung Verbindung steht, ein Brenner mündet, da- *o ^^J^
durch gekennzeichnet, daß die Brenn- auch damn kammer (2) Kühlrohre (9) enthält, welche über verhindert werden. Her«ellune von Schutza lined combustion chamber, which increases the temperature in the »J ™» J. A net is, in whose combustion chamber, which is connected with an attempt to ^^ Χ * ^ ™ ► φΐ ^ η £ ηκ dissipative for the combustion products in overheating, a burner opens, da- * o ^^ J ^
characterized in that the combustion chamber (2) also contains cooling tubes (9) which are prevented over. He r «ellune of protection In der Auskleidung der Brennkammer (2) lie- Während es also be der^5« v°" ^fügende Kanäle (10,11) den Brennraum der Brenn- gasen auf *$^*^^£S£S™ kammer (2) mit dem zwei konzentrisch zueinan- χ5 ankommt, will man be. der angeordnete Rohre (12, 13) enthaltenden ,.Je in »öl und Gas«4 Brenner (7) verbinden, von denen das außen- ben sind, möglichst hohe liegende Rohr (12) das innenliegende Rohr (11) zielen und zu diesem ^ unter Bildung eines Injektors umgibt und durch heißer Rauchgase das 5^^ ^ ^ einen Schieber (15) verschließbare öffnungen *<> aufbereitet, wöbe, es nicht nur ve d,.,^ sondern (14) zur Regelt der Menge der aus dem Brenn- auch gekrackt wird und gle.chze.t.g Luftgas- und raum (5) in den Brenner (7) angesaugten Ver- Wassergasreaktionen auKre^rL .... ς .In the lining of the combustion chamber (2) Lie Thus, while the ^ 5 «v °" ^ mating channels (10,11) be the combustion chamber of the combustion gases to * $ ^ * ^^ £ S £ S ™ chamber (2 ) with which two arrives concentrically to one another χ 5 , one wants to connect the arranged pipes (12, 13) containing 4 burners (7), each of which is on the outside, as high as possible lying pipe (12) aim the inner pipe (11) and surround it with the formation of an injector and the 5 ^^ ^ ^ a slide (15) closable openings * <> prepared by hot smoke gases, wöbe, it not only ve d ,., ^ but (14) to regulate the amount that is also cracked from the burner and gle.chze.tg air gas and space (5) sucked into the burner (7) water gas reactions auKre ^ rL .... ς . brcnnungsprodukte aufweist und daß an die Die vielfach bestehende Notwendigkeit Schutz-incineration products and that the often existing need for protective Brennkammer (2) zusätzliche Kühlrohre (16) gase vor ihrer Verwendung zu kühlen ist an sich angeschlossen sind, die den Brennraum (5) der *5 bekannt und in der Literatur, z.B. W.Baukloh Brennkammer (2) mit dem Ableitstutzen (6) für »Grundlagen und Ausführungen vor. Schutzgasdie Verbrennungsprodukte verbinden. glühungen«, Berlin 1949 S 23 bis 27, sind unterCombustion chamber (2) additional cooling tubes (16) to cool gases before their use is in itself are connected, which the combustion chamber (5) of * 5 is known and in the literature, e.g. W.Baukloh Combustion chamber (2) with the discharge nozzle (6) for »Fundamentals and remarks. Protective gas Combine combustion products. glowings ”, Berlin 1949 pp. 23 to 27, are under 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- anderem Anlagen air die Schutzgaserzeugung bekennzeichnet, daß zwischen dem Ableitstutzen schrieben, die Kuhler enthalten2. Device according to claim 1, characterized by other systems air indicating the generation of protective gas, that wrote between the discharge nozzle that contain coolers (6) für die Verbrennungsprodukte und den zu- 30 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine sätzlichen KüMrohren (16) eine einen Kataly- Einrichtung zum Verbrennen von BrennstofT-Luftsator enthaltende Kammer 17) angeordnet ist. gemischen in Anlagen zur Schutzgaserzeugung anzu-(6) for the combustion products and the related 30 The invention is based on the object additional KüMrohren (16) a catalyzer device for burning fuel-air sator containing chamber 17) is arranged. mixed in systems for generating protective gas 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- geben, bei der eine Stabilität des Verbrennungsprokennzeichnet, daß der Katalysator (18) als eine zesses und ein geringerer Gehalt an unerwünschten Scheibe ausgebildet ist, die nn Mittelteil der 35 Bestandteilen in den Verbrennungsprodukten be, geKammer (17) angeordnet ist und deren Quer- ringen Außenmaßen der Einrichtung gewährleistet Schnittfläche der Querschnittsfläche der Kammer sind. . entspricht Dies wird bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß3. Device according to claim 2, characterized in that the stability of the combustion process characterizes that the catalyst (18) as a process and a lower content of undesirable Disc is formed, the nn central part of the 35 components in the combustion products be, ge chamber (17) is arranged and the transverse rings ensure external dimensions of the device Are the intersection of the cross-sectional area of the chamber. . This corresponds to the one mentioned at the beginning in the case of a facility Type achieved according to the invention in that 40 die Brennkammer Kühlrohre enthält, welche über40 the combustion chamber contains cooling tubes, which over in der Auskleidung der Brennkammer liegende Kanäle den Brennraum der Brennkammer mit dem zweiLying in the lining of the combustion chamber channels the combustion chamber of the combustion chamber with the two Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung konzentrisch zueinander angeordnete Rohre entliallum Verbrennen von Brennstoffgemischen für An- tenden Brenner verbinden, von denen das außenlagen zur Erzeugung von Schutzgasen mit einem 45 liegende Rohr das innenliegende Rohr unter Bildung kühlbaren Gehäuse, in dem eine ausgekleidete eines Injektors umgibt und durch einen Schieber Brennkammer angeordnet ist, in deren Brennraum, verschließbare Öffnungen zur Regelung der Menge welcher mit einem Ableitstutzen für die Verbren- der aus dem Brennraum in den Brenner angesaugten nungsprodukte in Verbindung steht, ein Brenner Verbrennungsprodukte aufweist und daß an die mündet. 50 Brennkammer zusätzliche Kühlrohre angeschlossenThe invention relates to a device around tubes arranged concentrically to one another Combine burning of fuel mixtures for an- tendent burners, of which the outer layers to generate protective gases with a pipe lying on the inside, forming the pipe on the inside coolable housing, in which a lined surrounds an injector and by a slide Combustion chamber is arranged, in the combustion chamber, closable openings for regulating the amount which is sucked into the burner from the combustion chamber with a discharge nozzle for the burners tion products is in connection, a burner has combustion products and that to the flows out. 50 combustion chamber additional cooling pipes connected Derartige Anlagen, wie sie in der Literatur be- sind, die den Brennraum der Brennkammer mit dem Schrieben sind (so z. B. »Kontrollierbare Schutzgase« Ableitstutzen für die Verbrennungsprodukte ver-Von A. A. Schmmykow und B. W. Malyschew, binden.Such systems, as they are in the literature, which the combustion chamber of the combustion chamber with the It is written (e.g. »Controllable shielding gases« discharge nozzle for the combustion products ver-Von A. A. Schmmykow and B. W. Malyschew, bind. Maschgis, 1956), dienen in der Hüttenindustrie und Auf diese Weise kann das Brennstoffgemisch mitMaschgis, 1956), are used in the iron and steel industry and in this way the fuel mixture can with der weiterverarbeitenden Industrie zur Erzeugung 55 abgekühlten Verbrennungsprodukten verdünnt wervon Schutzgasen, um Werkstücke gegen Oxydation den, was eine Temperaturstabilität im Brennraum Und Entkohlung beim Erhitzen zu schützen oder um gewährleistet, die wiederum eine erhebliche VerBehälter durchzuspülen oder zu anderen Zwecken, ringerung des Gehaltes an Sauerstoff, Stickoxyden, wo es darauf ankommt, daß unerwünschte Reaktio- Methan und anderen unerwünschten Beimengungen nen mit dem Sauerstoff der Atmosphäre unter- 60 Jn den Verbrennungsprodukten zur Folge hat. bleiben. Vorteilhaft ist zwischen dem Ableitstutzen für dieIn the processing industry, in order to generate cooled combustion products, protective gases are diluted in order to protect workpieces against oxidation, which ensures temperature stability in the combustion chamber and decarburization during heating or in order to nitrogen oxides, where it is important that undesirable reactions methane and other undesirable admixtures NEN with oxygen in the atmosphere sub 60 J n the combustion products has resulted. remain. It is advantageous between the discharge nozzle for the
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