DE2849111C3

DE2849111C3 - Flammenspritzvorrichtung für Feuerfestpulver

Info

Publication number: DE2849111C3
Application number: DE2849111A
Authority: DE
Inventors: Masataka Nakama Fukuoka Matsuo
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1977-11-15
Filing date: 1978-11-11
Publication date: 1981-03-26
Also published as: AU4145278A; US4192460A; BR7807485A; GB2008980A; DE2849111B2; FR2408392B1; JPS5646853Y2; NL173716C; DE2849111A1; FR2408392A1; NL7811307A; GB2008980B; NL173716B; JPS5478718U; AU518483B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Flammenspritzvorrichtung für Feuerfestpulvei mit ei,<er Brenngaszufuhrvomchtung, einer Sauerstoffzufuhrvorrichtung und einer Pulverzufuhrvorrichtung r 'rf einem Injektor zum Einleiten von mit Pulver beladenen Sauerstoff in den Brennerkopf, wobei an einem Ende eines Mantelrohres mit Zufuhrleitungen für Pulver, Brenngas und Sauerstoff ein Brennerkopf mit Pulverspritz- und Flammendüsen befestigt ist.

Mit der Flammenspritzvorrichtung nach der Erfindung soll aufgeschmolzenes oder teilaufgeschmolzenes Feuerfestpulver als Feuerfestauftrag auf einen abgenutzten oder erodierten Teil der Feuerfestauskleidung eines Ofens aufgebracht werden, um die Feuerfestauskleidung wiederherzustellen. Mit dieser Flammenspritzvorrichtung können auch feuerfeste Steine hergestellt oder Ofenauskleidungen aufgebaut werden.

Eine Flammenspritzvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 2439578 bekannt.

Aus der US-PS 3 565 376 ist es bekannt, die Flamtnendüsen innerhalb des Brennerkopfes in zwei Parallelreihen anzuordnen und zwischen und parallel zu diesen Reihen die Düsen für das aufzubringende Material vorzusehen. Bei einem Brennerkopf mit größeren Abmessungen tritt das Problem auf, daß insbesondere die Verteilung des in einzelnen Düsen zugeführten Pulvers ungleichmäßig ist.

Aufgabe der Erfindung ist eine solche Ausbildung einer Flammcnspritrvorrichtung der genannten Art, daß alle PulverspritzdUsen unabhängig von ihrer Anordnung innerhalb des Brennerkopfes und insbesondere unabhängig von ihrem Abstand von der Pulverzufuhrleitung in gleicher Weise mit Pulver versorgt werden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß

a) die Flamraendüsen in bekannter Weise in mindestens zwei Parallelremen und die Pulverspritzdüsen zwischen und parallel zu diesen Reihen der Flammenspritzdüsen angeordnet sind;
b) eine Verteilerstange mit einer Mehrzahl von Axialnuten mit jeweils einzelnen gesonderten Kammern am Ende jeder Axialnut in einen Einzelka.ial für das Feuerfestpulver eingesetzt ist, der parallel zu der Reihe der Pulversprii/düsen ίο verläuft, wobei jede Kammer mit einer Mehrzahl

von Pulverspritzdüsen in Verbindung steht.
Die Erfindung sieht innerhalb des Brennerkopfes eine Aufteilung der Zufuhrleitung auf die einzelnen Axialnuten einer Verteilerstange vor. Dadurch erii reicht man eine gleichmäßige Verteilung des zugeführten Pulvers in die einzelnen Kammern, von denen jeweils mehrere Pulverspritzdüsen versorgt werden. Diese Lösung unterscheidet sich somit in nichtnaheliegender Weise vom Stand der Technik.
^o Eine Ausführungsform der Erfindung wird in folgendem unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in denen darstellen:

Fig. 1A und Fig. 1B Stirnansichten der Düsenanordnung bekannter Flammenspritzvorrichtungen,
2ί Fig. 2 A und Fig. 2B und Fig. 2C jeweils Stirnansichten der Düsenanordnung bei der Flammenspritzvorrichtung nach dvr Erfindung,

Fig. 3 ein Histogramm zum Vergleich der Spritzleistung einer herkömmlichen Flammenspritzvorrichtung mit der Flammenspritzvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 4 ein Schaubild zum Vergleich der Haftausbeute des Feuerfestpulvers für verschiedene Brenner, Fig. 5 A und Fig. 5 B jeweils in einer Seitenansicht » die Arbeitsweise einer Flammenspritzvorrichtung innerhalb einer Ofenwandung,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Brenners nach der Erfindung, teilweise aufgebrochen,

Fig. 7 ein Schnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 6, Fig. 8 eine perspektivische Ansivht eines Pulververteilers innerhalb eines Brenners nach Fig. 6,

Fig. 9 einen Schaltplan der Zufuhrvorrichtung und der Durchflußregelung innerhalb der Flammenspritzvorrichtung und

■r< Fig. 10 einen Arbeitsplan für die Ventilbetätigung innerhalb des Schaltplans nach Fig. 9.

Ein Ziel der Erfindung liegt in der Bereitstellung einer Flammenspritzvorrichtung für eine gute und schnelle Aufschme-'zung des Feuerfestpulvers. Es soll vi eine gleichmäßige Feuerfestschicht ausgebildet werden.

Fig. IA und Fig. IB sind Stirnansichten herkömmlicher Brenner von Flammenspritzvorrichtungen, die im folgenden als ('-Brenner und C'-Brenner ^r)i bezeichnet werden. Der C-Brenner besitzt einen zylindrischen Brennerkopf 1, an dessen Stirnende in gleichförmiger Anordnung eine Mehrzahl von Pulverspritzdüsen 2 angeordnet sind. Eine Ringreihe solcher Pulverspritzdüsen 2 liegt zwischen einer Ringreihe mit w) größerem und kleinerem Durchmesser, die jeweils eine Anzahl Flamrnendüsen 3 umfassen. Bei dem C'-Brenner nach Fig. IB sind Flammendüsen 3 nur außerhalb des Rings der Pulverspritzdüsen 2 angeordnet.

h'> Im Gegensatz dazu umfaßt der Brennereiner Flammenspritzvorrichtung nach der Erfindung, im folgenden als /?-Brenner bezeichnet, einen rechtkantigen Brennerkopf 11 gemäß Fig. 2A. An einer Seitenflä-

ehe desselben ist eine Längsreihe von Pulverspritzdüsen 12 vorgesehen, die zwischen zwei parallel verlaufenden Reihen zahlreicher Flammendüsen 13 gelegen ist. Die Pulverspritzdüsen 12 spritzen Feuerfestpulver, z. B. im wesentlichen SiO₂ und Al₂O₃, aus, das durch Sauerstoff gefördert wird. Die Flammendüsen 13 lassen Flammen austreten, die durch die Verbrennung eines Brenngases wie Propan erzeugt sind. Die PuI-verspritzdüsen 12 und die Flammendüsen 13 haben jeweils einen Durchmesser von etwa 2 ram bis 3 mm und einen gegenseitigen Abstand zwischen 2 mm und 4 mm. Die Reihe der Pulverspritzdüsen 12 hat von der Reihe der Flammendüsen 13 einen Abstand zwischen 3 mm und 8 mm. Jede Reihe umfaßt 20 bis 40 Pulverspritzdüsen 12 oder Flammendüsen 13. Nach Fig. 2 A sind jeweils zugeordnete Pulverspritzdüsen 12 und Flammendüsen 13 auf einer Linie senkrecht zur Achse der Reihen angeordnet. Jedoch können die Düsen auch nach Fig. 2 B gegeneinander versetzt sein. Man kann die Anzahl der Düsen auch vergrößern, indem man drei Reihen Flammendüsen 13 und dazwischen zwei Reihen Pulverspritzdüse.< 12 vorsieht.

Die Wirksamkeit der drei Brenner C, C und R wird im folgenden verglichen. Ein Feuerfeststoff, im wesentlichen SiO₂ mit einem Schmelzpunkt von 1300° C und einer Körnung unter 0,2 mm wird mit 15 nVh flüssigem Propangas und 75 ηVh Sauerstoff gegen eine Prüfwandung gesprüht. Dann werden die Spritzleistungen, die Ausbeute und die Dichte der aufgespritzten Schichten gemessen.

Fig. 3 zeigt jeweils die Spritzleistung der einzelnen Brenner, die mit 50 kg/h Feuerfestpulver beschickt werden. Der R -Brenner spritzt 45 kg/h des Feuerfestpulvers auf die Prüfwandung, der C-Brenner 42,5 kg/h und der C'-Brenner 33 kg/h. Die Spritzleistung nimmt also in der Reihenfolge R, C, C ab.

Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen der Menge des ausgespritzten Feuerfestpulvers und dem festhaftenden Anteil. Dieser festhaftende Anteil oder die Ausbeute fällt mit Erhöhung der Spritzleistung ab. Jedoch nimmt die Ausbeute in gleicher Reihenfolge wie oben ab. Dieser Versuch zeigt die Überlegenheit des Brenners nach der Erfindung hinsichtlich der Spritzleistung und der Ausbeute.

Sodann wird die Dichte der F^uerfestschicht auf der Testwandung geprüft. Tabelle I gibt die scheinbare Porosität und die Druckfestigkeit der mit den einzelnen Brennern gebildeten Schichten an.

Tabelle 1

Brenner

scheinbare Porosität %

5-10

8-13 13-15

Druckfestigkeit
kg/cm'

600-800 400-600 300-400

Man erkennt aus Tabelle 1, daß die scheinbare Porosität in der Reihenfolge C", C, R abnimmt, woraus »ich ergibt, daß die mit dem /?-Brenner gebildete Feuerfestschicht am dichtesten ist. Die Druckfestigkeit steigt mit der Dichte der Feuerfestschicht an. Sie nimmt also ab in der Reihenfolge R₁ C, C.

Der Unterschied in der Wirkungsweise der Brenner R, C, C ist auf den Unterschied einerseits der Aufschmelzung des Feuerfestpulvers innerhalb des Brenners und andererseits der für die Aufschmelzung erforderlichen Zeit zurückzuführen. Das Feuerfc&tpulver schmilzt gut und gleichförmig, wenn es gleichförmig innerhalb der Flamme verteilt ist. Bei dem her-

ί kömmlichen C-Brenner liefern die äußeren Flammendüsen mehr Wärme für das aus den Pulverspritzdüsen ausgespritzte Feuerfestpulver als die inneren Flammendüsen, wodurch eine gleichförmige Verteilung und Aufschmelzung des Feuerfestpulvers gestört

to wird. Deshalb ist der R-Brenner vorteilhafter als der C-Brenner.

Ein Brenner der betrachteten Art soll dat Feuerfestpulver innerhalb einer kurzen Zeitdauer in einem begrenzten Betrag der Flammenenergie aufschmel-

ΐί zen. Das Feuerfestpulver soll also so schnell wie möglich auf hohe Temperaturen erhitzt werden. Zu diesem Zweck muß der Brenner solche Flammen erzeugen, deren heißester Teil sich in der Nähe des Brennerkopfes einstellt. Der Ä-ßrenner nach der Erfindung erzeugt Rammen mit turbulenzfreien Stromlinien, deren heißester Bereich in einem ku//en Abstand vom Brenner liegt, so daß die gewünschte schnelle Aufschmelzung des Feuerfeststoffes erreicht wird. Diese schnelle Aufschmelzung ist besonders nützlich f^;ir Arbeiten unter beschränkten räumlichen Verbältnissen, wie ditj in einer Verkokungskammer der Fall ist, deren Ofenwände nur etwa 400 mm voneinander Abstand haben.

Die Form der gebildeten Feuerfestschicht hat häu-

Jo fig einen wesentlichen Einfluß auf nachfolgende Arbeitsgänge. Ein übermäßiges Aufspritzen auf die wiederhergestellte Wandung einer Verkokungskammer behindert den Ausstoßbetrieb. Nach Fig. 5 A erzeugt ein herkömmlicher C- bzw. C'-Brenner einen kegel-

i> förmigen Feuerfestauftrag 5 auf der Ofenwandung W. Im Gegensatz dazu ergibt der Ä-Brenner nach der Erfindung einen Feuerfestauftrag 15 mit einer Vielzahl von Stegen, die rippenförmig über die Ofenwandung W reichen. Die Stege haoen eine geringe Höhe, so daß sie insgesamt eint· flache Oberfläche bilden, die das Ausstoßen des Kokses nicht behindert.

Zur Erhöhung der Spritzleistung muß die Zahl der Pulverspritzdüsen und der Flammendüyin erhöht

4'. werden. Bei dem herkömmlichen C- und C'-Brenner macht dies eine Vergrößerung des Durchmessers des Brennerkopfes erforderlich. Dieses ist zur Gewährleistung einer guten und schnellen Aufschmelzung des Feuerfestpulvers und der Bildungeines gleichmäßigen

vi Feuerfestauftrages nachteilig. Der /?-Brenner nach der Erfindung erlaubt eine Vergrößerung der Anzahl der Düsen durch Vergrößerung der Breite und rirr Höhe des Brennerkcpfes, ohne dadurch die ge-'vün-«:tte Brennerwirkung ?u beeinträchtigen.

>■> Der Ä-Brenner wird nunmehr in Einzelheiten an Hand dir Fig. 6erläutert. Ein Sprit/brenrer 21 umfaßt ein Mantelrohr 22 und einen rechtkantigen Brennerkopf 31, del an das freie Ende des Mantelrohres angesetzt ist. Das Mantelrohr 7,2 umfaßt ein Materialzufuhrrohr 23, durch das das Feuerfestpulver mit Sauerstoff den Feuerfestspritzdüsen 32 zugeführt wird, eine Sauerstoffleitung 24 und eine Brenjigasleitung 25 durch die jeweils Sauerstoff und Propan zur Bildung der Flammen zugeführt werden. Das Mantel-

t» rohr 22 umfaßt auch ein Kühlwasserzufuhrrohr 26 zur Kühlung des Brennerkopfes 31. Ein Kühlwasserrückflußrohr 27 ist an den Zylindermantel des Mantelrohres 22 angeschlossen.

In einer Längsreihe sind Pulverspritzdüsen 32 auf der Stirnssite des Brennerkopfes 31 jeweils zwischen zwei entsprechend angeordneten Reihen von Flammendüsen 33 angeordnet. Nach Fig. 7 sind in Längsrichtung des Brennerkopfes 31 ein Pulverkanal 34, Sauerstoffkanäle 35, ein Brenngaskanal 36 und ein Kühlwasserkanal 37 vorgesehen. Der Pulverkanal 34, die Sauerstoffkanäle 35, der Brenngaskanal 36 und der Kühlwasserkanal 37stehen jeweils mit dem Materialzufuhrrohr 23, der Sauerstoffleitung 24, der Brennstoffleitung 25 und dem Kühlwasserzufuhrrohr 26 in Verbindung.

In den Pulverkanal 34 ist eine Verteilerstange 41 eingesetzt, die eine Mehrzahl von Axialnuten 42,z. B. acht Axialnuten 42 aufweist. Die längste Axialnut 42 reicht nahezu bis an das abgelegene Ende der Verteilcrstangc 41, die übrigen Axialnuten werden immer kürzer. Das jeweilige Ende der Axialnuten 42 hat mit einer von mehreren Kammern 43 Verbindung, z. B. inii einer von achi Kammern, die getrennt voneinanander in einer axialen Reihe angeordnet sind. Das Eintrittsende jeder Nut 42 ist an dem betreffenden Stirnende der Verteilerstange 41 offen. Dort ist ein Kegelende 44 vorgesehen. Wenn die Verteilerstange 41 eingesetzt ist, wird der Pulverkanal 34 in acht schmale Einzelkanäle 38 gemäß Fig. 7 unterteilt. Dann hat jede Kammer 43 mit zwei oder drei Pulverspritzdüsen 32 Verbindung. Das Kegelende 44 bildet zusammen mit dem konischen Durchgang einer Muffe 28 einen Kanal 29, durch den das Feuerfestpulver gleichmäßig eingeführt wird. Die Muffe 28 ist innerhalb des Mantelrohrs 22 befestigt. Der Kanal 29 wird aus dem Materialzufuhrrohr 23 gespeist und führt zu den Einzelkanälen 38 gemäß Fig. 6. Durch die Einzelkanäle 38 speist die Verteilerstange 41 das Feuerfestpulver gleichmäßig aus dem Materialzufuhrrohr 23 in alle Pulverspritzdüsen 32 ein, unabhängig davon, ob dieselben nahe oder fern von dem Mantelrohr 22 innerhalb des Brennerkopfes 31 angeordnet sind.

Nach Fig. 7 liegen der obere und untere Sauerstoffkanal 35 nahe der Rückseite des Brennerkopfes 31 und stehen jeweils mit den oberen und unteren Flammendüsen 33 in Verbindung. Die oberen und unteren Flammendüsen 33 sind gegeneinander geneigt, so daß sich ihre Achsen in einem Punkt P in einem Abstand / vor der Stirnfläche des Brennerkopfes 31 schneiden. Der Punkt P liegt auf der Achse der jeweiligen Pulverspritzdüse 32. Der Abstand / liegt innerhalb eines Bereiches von 150 mm bis 3000 mm. Wenn der Abstand / kürzer als 150 mm ist, schmilzt das Feuerfestpulver nicht genügend auf. Wenn umgekehrt der Abstand / 3000 mm übersteigt, wird das Feuerfestpulver nicht fokussiert, sondern auseinandergestreut.

Nach Fig. 7 liegt der Brenngaskanal 36 hinter dem Pulverkanal 34 und hat über Durchgange 39 mit den oberen und unteren Flammendüsen 33 Verbindung. Der Brennerkopf nach der Erfindung ist ein sogenannter Brenner mit innerer Vermischung. Denn Brenngas und Sauerstoff werden innerhalb des Brenners gemischt. Im Vergleich zu Flammen von Brennern mit äußerer Mischung haben Brenner mit innerer Mischung stabile und gut fokussierte Flammen. Deshalb ist der Brenner mit innerer Mischung zum Aufschmelzen und Ausspritzen einer großen Menge von Feuerfestpulver innerhalb kurzer Zeit geeignet.

Für genaue und wirkungsvolle Wiederherstellungsarbeiten muß der Brenner möglichst nahe an einen beschädigten Bereich der Ofenwandung herangeführt werden können, die sich auf einer hohen Temperatur befindet. Es sind fortgesetzte vertikale, horizontale und drehende Bewegungen gegenüber dem genannten

■> Bereich erforderlich. Damit dies möglich ist, ist das Rohr 22 gemäß Fig. 6 an dem Brennerkopf 31 befestigt. Da der Brenner in einer Hochtemperaturzone arbeitet, müssender Brennerkopf 31, das Mantelrohr 22 und das Rohr 23 bzw. die Leitungen 24 und 25,

ι» die sich alle innerhalb des Mantelrohres 22 befinden, gekühlt werden. Der Brennerkopf 31 wird stärker als das Mantelrohr 22 aufgeheizt. Die Intensität der Aufheizung nimmt mit größerem Abstand von dem Ofen fortgesetzt ab. Infolgedessen muß der Brennerkopf 31

ι > am intensivsten gekühlt werden, die anderen, weniger heißen Teile erfordern jedoch eine geringere Kühlung. Nach den Fig. 6 und 7 tritt das Kühlwasser aus dem Kühlwasserzufuhrrohr 26 zuerst in den oberen Kühlwasserkanal 37 im Bereich der Stirnfläche des

'" Brennerkopies 3i ein und geiarigi in den linieren Kühlwasserkanal 37 an eine Stelle, die sich am letzten Ende des Brennerkopfes 31 befindet. Nach der Kühlung des Brennerkopfes 31 fließt das Wasser in das Mantelrohr 22 und kühlt das Rohr 23 sowie die Lei-• tungen 24 und 25. Schließlich strömt das Kühlwasser durch das Kühlwasserabflußrohr 27 zurück. Diese Anordnung ermöglicht es, den Brennerkopf 31, der sich auf höchster Temperatur befindet, mit kaltem Wasser ;.;iter hoher Kühlwirkung zu kühlen, da dieses

ι» kalte Wasser durch das Kühlwasserzufuhrrohr 26 zugeführt wird.

Der Brenner nach der Erfindung bildet eine gute Feuerfestschicht und stellt eine schere Spritzarbeit sicher. Die Erfindung wendet die innere Mischung bei

r. dem Brenner an. Da hierbei die Gefahr einer Rückzündung besteht, ist die Anwendung dieses Systems auf Spritzbrenner und Schweißbrenner beschränkt, die kleine Brennstoffmengen erfordern. Bei einem Spritzbrenner nach der Erfindung, der große Mengen

i" Brenngas verbraucht, kann eine Rückzündung zu einer gefährlichen Explosion führen. Um diese Gefahr auszuschalten, haben Hochleistungsbrenner normalerweise eine äußere Mischung. Doch diese Technik führt nicht zu einer ausreichenden Erwärmung des

:, Feuerfestpulvers, so daß damit nicht eine dichte, dauerhafe Feuerfestschicht erzeugt werden kann.

Damit eine sichere Verbrennung des Brenngases gewährleistet ist, wird zuerst die Sauerstoffzufuhr und dann die Zufuhr des Brenngases abgeschaltet. Des-

,Ii halb werden Sauerstoff und Brenngas an einer ziemlich weit zurückgelegenen Stelle gemischt. In einer solchen Anordnung führt eine Abschaltung des Sauerstoffes zu einer erheblichen Verringerung des Durchflusses des Gasgemisches im Bereich der Flam-

v-, mendüsen, so daß die Flammen zu der weit zurückgelegenen Stelle zurückwandern, wo Sauerstoff und Brenngas gemischt werden. Dieses ist als Rückschlag oder Rückzündung bekannt.

Auf Grund durchgeführter Überlegungen und Ver-

bo suche hat man eine Arbeitsweise zur Unterdrückung dieses Rückschlages gefunden. Zur Vermeidung des Abfalls des Durchflusses in der Nähe der Flammendüsen hat sich die Zufuhr von Luft oder Spülgas zu dem Brenner als zweckmäßig erwiesen, wenn die Säuerte stoffzufuhr unterbrochen wird. Diese Arbeitsweise erlaubt die Verwendung eines Brenners mit innerer Mischung und stellt eine sichere wirkungsvolle Spritzwirkung sicher.

Der Spritzbrenner nach der Erfindung muß eine große Menge Feuerfestpulver innerhalb kurzer Zeit aufschmelzen und soll eine wirkungsvolle, lokalisierte Bespritzung einer beschädigten Fläche ermöglichen. Zusätzlich ist es erforderlich, Kohlenstoff und Teer von der Ofenwandung zu entfernen und die gereinigte Ofenwandung vorzuerhitzen bevor der Feuerfeststoff aufgespritzt wird. Die Wandungen einer Kokskamme*, in der Kohlenpulver trocken destilliert wird, sind mit erheblichen Mengen Kohlenstoff und Teer überzogen. Obgleich diese Stoffe fest haften, haben Kohlenstoff und Teer selbst keine hohe Festigkeit, so daß die Ausbildung einer Feuerfestschicht aus diesen Stoffen zu einem Ablösen der gebildeten Feuerfestschicht führt. Infolgedessen ist die vorherige Entfernung von anhaftendem Kohlenstoff und Teer wesentlich. Zur Erleichterung des Festhaftens des aufgespritzten Feuerfeststoffes sollen die Ofenwandungen oberhalbeiner bestimmten Temperatur gehalten werden. Durchgeführte Versuche zeigten, daß eine gute Haftung nicht gewährleistet ist, wenn nicht die Wandungstemperatur oberhalb 400° C liegt.

Wie bereits erläutert wurde, bildet sich keine zufriedenstellende Feuerfestschicht aus, wenn nicht die Ofenwandung von Kohlenstoff und Teer befreit ist und eine entsprechende Vorerhitzung vor dem Beginn !es Aufspritzens erfolgt. Entsprechend steuert die Flammenspritzvorrichtung nach der Erfindung den Sauerstoff für die Verbrennung und den Sauerstoff für den Pulvertransport gesondert. Zusätzlich zu dem genannten Grund ist eine unabhängige Steuerung auui deshalb erforderlich, um das Brenngas in Abhängigkeit von Änderungen der Art und Menge des zugeführten Feuerfestpulvers zu regeln.

Infolgedessen wird die Flammenspritzvomchtung mit ihren Einrichtungen zur Feuerfestpulverzufuhr, Sauerstoffzufuhr, Brenngaszufuhr sowie der Durchflußregelung erläutert. Nach Fig. 9 strömt das Brenngas aus einem Brenngasbehälter 51 über ein Absperrventil 52 und ein Druckminderventil 53, in dem der Brenngasdruck auf einen vorgegebenen Wert herabgesetzt wird, zu einer Sicherheitsvorrichtung 54. Beim Austritt au« ripr Sirhprhpitsvorrichtiina 54 gp.lanot Ha«; Brenngas durch einen Durchflußmesser 55, ein spulenbetätigtes Ventil 56 und ein Durchflußregelventil 57, in dem der Durchfluß auf einen vorgegebenen Wert geregelt wird, zu dem Spritzbrenner 21.

Entsprechend strömt Sauerstoff für die Verbrennung von einem Sauerstoffbehälter 61 über ein Absperrventil 62, ein Druckminderventil 63, einem Durchflußmesser 64, ein druckluftbetätigtes Ventil 65 und ein Durchflußregelventil 66 zu dem Spritzbrenner 21. Sauerstoff für den Transport des Feuerfestpulvers strömt aus dem Sauerstoffbehälter 61 über ein Absperrventil 67 und ein Druckminderventil 68 zu einem Durchflußmesser 69, wo der Sauerstofffluß in zwei Ströme unterteilt wird. Ein Strom fließt über ein spulenbetätigtes Ventil 70 zu einem Pulverbehälter 91, wogegen der andere Strom über ein spulenbetätigtes Ventil 71 in einen Ejektor 93 strömt

Druckluft aus einem Drackluftbehälter 81 wird für die Verbrennung und Gasspülung benutzt. Die Druckluft aus dem Druclduftbehälter 81 wird in zwei Ströme geteilt. Ein Strom fließt durch ein spulenbetätigtes Ventil 82 zur Eintrittsseite des Durchflußregelventils 66 in die Leitung des Verbrennungssauerstoffes. Ein Teil dieses Stromes fließt außerdem über ein spulenbetätigtes Ventil 83 zu dem Betätigungseingang

des druckiuftbetätigten Ventils 65. Der andere Strom aus dem Druckluftbehälter 81 fließt über ein Absperrventil 84 und ein spulenbetätigtes Ventil 85 zu dem Ejektor 93.

Das druckluftbetätigte Ventil 65 und das spulenbetätigte Ventil 82 sind so miteinander gekoppelt, daß jeweils ein Ventil offen ist, wenn das andere geschlossen ist, und umgekehrt. Fig. 10 zeigt eine Schaltung zur Gewährleistung der genannten Flußwege. Ein Leistungsschalter 101 und ein Notausschalter 102 sind in dieser Reihenfolge angeordnet und mit einem nachgeschalteten Anlaßschalter 103 verbunden. Bei der Schaltung des Anlaßschalters 103 auf Durchgang wird eine Relaisspule 104 erregt, die einen Kontakt 104r auf Durchgang schaltet und den Spritzbrenner 21 betätigt. Eine Einschaltkontaktzunge 105a für das spulenbetätigte Luftventil 83, eine damit gekoppelte Schaltzunge 1056 und eine Einschaltkontaktzunge 106 für das spulenbetätigte B renngas ventil 56 liegen paraiiei zueinander an dem N'uiausschaiier 1Θ2. Beim Schließen der Kontaktzunge 105a wird eine Relaisspule 83r erregt, die das spulenbetätigte Ventil 83 schließt und das druckluftbetätigte Ventil 65 öffnet. Beim Abheben der Kontaktzunge 1056 wird das spulenbetätigte Ventil 82 geschlossen. Beim Abheben der Kontaktzunge 105a wird die Kontaktzunge 1056 geschlossen. Sodann wird beim Schließen eines Schalters 107, der in Reihe zu der Kontaktzunge 1056 liegt, eine Relaisspule 82r erregt, die das spulenbetätigte Ventil 82 öffnet. Gleichzeitig öffnet auch das spulenbetätigte Ventil 83 die Druckluftzufuhr zum Betätigungsabschnitt des druckluftbetätigten Ventils 65, so daß dasselbe geschlossen wird. Das Schließen der Kontaktzunge 106 führt zur Erregung einer Relaisspule 56c und öffnet dadurch das spulenbetätigte Ventil 56, so daß Brenngas zu dem Spritzbrenner 21 strömt.

Der Pulverbehälter 91 wird durch Sauerstoff aus dem Sauerstoff behälter 61 unter Druck gesetzt. Der Pulverbehälter 91 enthält Feuerfestpulver, das über ein Drehschieberventil 92 zu dem Ejektor 93 gefördert wird. Sauerstoff, der über das spulenbetätigte Ventil 71 strömt, saugt das Feuerfestpulver aus dem Pulverbehälter 91 in den Ejektor 93 und nimmt das Feuerfestpulver in dem Spritzbrenner 21 mit.

Eine Pumpe 95 liefert Kühlwasser zu dem Spritzbrenner 21. Nach der Kühlung des Spritzbrenners 21 verläßt das gebrauchte Wasser den Spritzbrenner 21 über das Kühlwasserrückflußrohr 27.

Nunmehr wird die Arbeitsweise der Flammenspritzvorrichtung nach der Erfindung erläutert. Zunächst wird Kühlwasser zur Kühlung des Spritzbrenners 21 in der beschriebenen Weise zugeführt. Diese Kühlung dauert an, bis der Spritzbrenner aus dem Hochtemperaturbereich des Ofens nach der Durchführung der Instandsetzungsarbeften zurückgefahren wird.

Das spulenbetätigte Ventil 82 wird geöffnet, damit Druckluft zu dem Spritzbrenner 21 strömen kann. Dann wird das spulenbetätigte Ventil 56 geöffnet, damit Brenngas in den Spritzbrenner 21 strömen kann. Druck und Durchfluß des Brenngases werden auf einen Sollwert eingestellt Der SpritzbreimeT 21 richtet durch die Flammendüsen 33 Flammen, die durch die Verbrennung von Brenngas und Luft entstehen. Dann wird das spulenbetätigte Ventil 83 betätigt, um das druckiuftbetätigte Ventil 65 zu öffnen, durch das Sauerstoff zu dem Spritzbrenner 21 strömt, so daß

Flammen aus der Verbrennung von Brenngas und Sauerstoff im Normalbetrieb entstehen. Infolge der Verriegelung wird das spulenbetätigte Ventil 82 geschlossen, wenn das druckluftbetätigte Ventil 65 geöffnet wird. Dadurch wird die Druckluftzufuhr zu dem Spritzbrenner 21 abgesperrt.

Nach Zündung des Brenners auf diese Weise behandelt der SpHtzbrenner die Ofenwandung in dem •uszubesserndan Bereich vor. Wie bereits erwähnt, kann eine wirkungsvolle Feuerfestpulverausspritzung nur erreicht werden, wenn die Ofenwandung frei von Kohlenstoff und Teer ist und sich auf einer Temperatur oberhalb 400° C befindet. Zu diesem Zweck ist der Spritzbrenner nach der Erfindung ausgelegt, damit die Wandung gereinigt und vorerhitzt werden kann, indem Flammen ausgesprüht werden. Da der anhaftende Kohlenstoff und Teer im wesentlichen kohlenstoffhaltige Stoffe umfaßt, werden die Durchflußregelventile 57 und 66 so eingestellt, daß der Brennerkopf 21 sauerstoffangereicherte, oxidierende Flammen abgibt. Die austretenden Flammen oxidieren sehr schnell den Kohlenstoff und Teer. Wenn die betreffenden Stoffe bis zu einem gewissen Grad entfernt sind, wird die anhaftende Schicht selbst brüchig und durch die Wirkung der austretenden Flammen weggeblasen, so daß eine saubere Wandungsoberfläche erscheint. Der Spritzbrenner 21 erfüllt also eine zweifache Funktion zum Oxidieren und Freiblasen. Zur Erhitzung der gereinigten Wandung auf eine Temperatur über 400° C ist eine Vorerhitzung nach Einstellung einer normalen oder neutralen Flamme erforderlich.

Die Ausspritzung von Feuerfestpulver beginnt, sobald die wiederherzustellende Ofenwandung auf eine Temperatur oberhalb 400° C erhitzt ist. Das spulenbetätigte Ventil 71 wird geöffnet, damit Sauerstoff mit hoher Strömungsgeschwindigkeit in den Ejektor 93 strömt, so daß darin eine Saugzone aufgebaut wird. Das spulenbetätigte Ventil 70 wird geöffnet, um den Pulverbehälter 91 unter Druck zu setzen. Gleichzeitig wird das Drehschieberventil 92 angetrieben, so daß Feuerfestpulver gleichmäßig dem Ejektor 93 zuge-

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Sauerstoffstrom geförderte Feuerfestpulver, das durch den Ejektor 93 zugeführt wird, in einer normalen Flamme auf und spritzt das geschmolzene Feuerfestpulver gegen den beschädigten Wandungsbereich. Die Menge der Ausspritzung kann während des Betriebes durch Regelung der Drehzahl des Drehschiebers 92, der Saugwirkung des Ejektors 93 und des Innendrucks des Pulverbehälters 91 eingestellt werden. In diesem Fall werden der Durchfluß des Brenngases und des Sauerstoffes entsprechend durch die Durchflußregelventile 57 und 66 eingestellt.
Mit Beendigung des Spritzvorganges setzt der Flammenlöschvorgang ein. Die spulenbetätigten Ventile 70 und 7* sowie der Drehschieber 92 werden abgesperrt, um die Zufuhr von Feuerfestpulver zu unterbrechen. Gleichzeitig wird das spulenbetätigte Ventil 85 für eine Druckluftzufuhr an Stelle von Sauerstoff geöffnet. Dadurch wird dem Spritzbrenner Sauerstoff zugeführt, um das zwischen dem Drehschieber 92 und dem Spritzbrenner 21 verbleibende Feuerfestpulver durch Spülung auszublasen. Diese

"' Luftspülung dauert an, obgleich keine Ausspritzung erfolgt. Es ist zweckmäßig, daß die spulenbetätigten Ventile 71 und 85 gegenseitig verriegelt sind, so daß jeweils ein Ventil öffnet, wenn das andere geschlossen wird, und umgekehrt. Nach Absperrung der Zufuhr "· des Feuerfestpulvers wird das druckluftbetätigte Ventil 65 geschlossen. Gleichzeitig öffnet das spulenbetätigte Ventil 82, so daß die Flammenzusammensetzung von Sauerstoff und Brenngas auf Luft und Brenngas umgeschaltet wird. Diese Umschaltung verhindert das

-'" Auftreten von Rückschlag oder Kuckzundung. Beim Abstoppen der Sauerstoffzufuhr fällt der Gasdurchfluß zu dem Spritzbrenner 21 ab, so daß die Flammen an die Stelle zurückwandern, wo Sauerstoff und Brenngas gemischt werden. Deshalb wird Druckluft

-"' eingespeist, wenn die Sauerstoffzufuhr abgesperrt wird, damit der Gasdurchfluß durch den Spritzbrenner 21 groß genug bleibt, um einen Rückschlag zu verhindern.

Unter Füllung der Sauerstoffleitung mit Luft wird

s" das spulenbetätigte Ventil 56 geschlossen, um den Flammenlöschvorgang abzuschließen. Entsprechend sind die Sauerstoffleitung und das Materialzufuhrrohr mit Luft gefüllt, wenn die Flammen ausgelöscht werden.

» Zur Reinigung des Leitungsnetzes ist die Durchleitung eines inerten Gases wie Stickstoff durch die Brennstoffleitung zweckmäßig. Insbesondere bei der Verwendung von flüssigem Propangas muß als Spülgas ein solches inertes Gas wie Stickstoff eingesetzt

werden. Luft und andere sauerstoffhaltige Gase bilden ein zündfähiges Gemisch, das zur Rückzündung führen kann, je nach dem Sauerstoff anteil.

sind, wird die Zufuhr von Druckluft und Kühlwasser abgesperrt, womit ein vollständiger Spritzzyklus abgeschlossen ist.

Schalter und andere Betätigungseinrichtungen für die Ventile, Durchflußmesserund weitere Geräte sind insgesamt in einem Steuerpult untergebracht, so daß die Bedienungsperson den Spritzvorgang durch Betätigung dieser Schalter manuell durchrühren und dabei den Ablauf des Arbeitsganges überwachen kann. Der Spritzbrenner kann automatisch gezündet und ausgelöscht werden, wobei die einzelnen Ventile mit Zeitgebern verbunden sind.

Hierzu S Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Flaromenspritzvorrichtung für Feuerfestpulver mit einer Brenngaszufuhrvorrichtung, einer Sauerstoffzufuhrvorrichtung und einer Pulverzufuhrvorrichtung mit einem Injektor zum Einleiten von mit Pulver beladenen Sauerstoff in den Brennerkopf, wobei an einem Ende eines Mantelrohres mit Zufuhrleitungen für Pulver, Brenngas und Sauerstoff ein Brennerkopf mit Pulverspritz- und Flammendüsen befestigt ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Flammendüsen sind in bekannter Weise in mindestens zwei Parallelreihen und die Pulverspritzdüsen zwischen und parallel zu diesen Reihen der Flammenspritzdüsen angeordnet;

b) eine Verteilerstange (41) mit einer Mehrzahl von *xialnuten (42) mit jeweils einzelnen gesonderten Kammern (43) am Ende jeder Axialnut ist in einen Einzelkanal (38) für das Feuerfestpulver eingesetzt, der parallel zu der Reihe der Pulverspritzdüsen verläuft, wobei jede Kammer mit einer Mehrzahl von Pulverspritzdüsen in Verbindung steht.