DE3021399A1

DE3021399A1 - BURNER FOR OXYGEN GAS MIXTURES

Info

Publication number: DE3021399A1
Application number: DE19803021399
Authority: DE
Inventors: Emile Buslin
Original assignee: Metall & Miniere Rodange Athus; Sa Metallurgique Et Miniere De Rodange-Athus
Current assignee: Mecanarbed Sarl Luxembourg Lu
Priority date: 1979-06-06
Filing date: 1980-06-06
Publication date: 1980-12-18
Also published as: LU81372A1; FR2458749A1; BE877563A

Description

description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner für Sauerstoff-Gasgemische, welcher in vorteilhafter Weise für zahlreiche Einsatzzwecke, namentlich auf dem Gebiet der Metallurgie, verwendet werden kann.The present invention relates to a burner for oxygen-gas mixtures, which in advantageous Way for numerous purposes, namely in the field of metallurgy, can be used.

Es ist bekannt, während bestimmter Abschnitte der Verfahren, die zur Verhüttung von Erzen wie zum Beispiel Stahl führen, örtliche oder allgemeine Erhitzungen vorzunehmen, sowohl für das Metall im Laufe seiner Umwandlung wie auch für seinen Aufnahmebehälter, um das Metall oder den Aufnahmebehälter bei der in Betracht kommenden Operation auf der gewünschten Temperatur zu halten oder dahin zu bringen.It is known during certain sections of the process involved in the smelting of ores such as Steel lead to local or general heating, both for the metal in the Course of its transformation as well as for its receptacle, around the metal or the receptacle to keep or bring to the desired temperature during the operation in question.

Die übliche und sehr bekannte Technik ist, auf Brenner zurückzugreifen, um diese Operationen zu verwirklichen. Diese Brenner sind anfangs mit einem Sauerstoffträger versorgt worden, welcher von LuftThe common and well-known technique is to use burners to accomplish these operations. These burners were initially supplied with an oxygen carrier, which was from air

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gebildet wurde, die man allmählich mit Sauerstoff angereichert hat, während man jetzt Brenner benützt, bei denen der Sauerstoffträger reiner Sauerstoff ist und der Brennstoff ein flüssiger oder gasförmiger Kohlenwasserstoff.which one has gradually enriched with oxygen while one is now using burners, where the oxygen carrier is pure oxygen and the fuel is a liquid or gaseous one Hydrocarbon.

Der wichtige Vorteil, den die letzteren Brenner bieten, besteht in der großen Leistung, die sie bei einem verhältnismäßig beschränkten Volumen entwickeln können. Als Beispiel dafür kann man die Brenner für Sauerstoff-ölgemische und Nachmischbrenner nennen, die vor beinahe zwanzig Jahren entwikkelt worden sind.The important advantage that the latter burners offer is the great power they provide can develop in a relatively limited volume. An example of this is the Burners for oxygen-oil mixtures and post-mix burners that were developed nearly twenty years ago.

Abweichend von den Brennern dieses Typs, die unter anderem durch eine Mündungsöffnung mit einer Vielzahl von Löchern charakterisiert sind, aber übereinstimmend damit, daß man reinen Sauerstoff als Sauerstoffträger benutzt, will die Erfindung einem Brenner mit zwei konzentrischen Leitungen, nämlich einer für den Sauerstoffträger und einer anderen für den Brennstoff, eine besondere Gestalt verleihen, welche einerseits bei einem kleinen Volumen eine besonders starke Wärmeleistung liefern kann und andererseits eine außergewöhnliche Anpassungsfähigkeit in der Funktion garantiert, derart, daß sich der Brenner darauf einstellt, unter guten Verbrennungsbedingungen Leistungen in einer Variationsbreite zwischen 1 und 60 zu liefern.Differing from the burners of this type, which among other things by a mouth opening with a large number are characterized by holes, but in agreement with the fact that pure oxygen is considered to be Used oxygen carriers, the invention seeks a burner with two concentric lines, namely one for the oxygen carrier and another for the fuel, give a special shape, which on the one hand deliver a particularly strong heat output with a small volume can and on the other hand guarantees an extraordinary adaptability in function, in such a way, that the burner adjusts itself to perform under good combustion conditions in one Range of variation between 1 and 60 to be supplied.

Der erfindungsgemäße Brenner, welcher zwei koaxiale Rohre aufweist, von denen das eine für die Zufuhr des Sauerstoffträgers und das andere für die ZufuhrThe burner according to the invention, which two coaxial Has tubes, one of which for the supply of the oxygen carrier and the other for the supply

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des Brennstoffs bestimmt ist, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der größte Teil wenigstens der Endzone der äußeren Wand des inneren Rohres sowie der größte Teil wenigstens der Endzone der inneren Wand des äußeren Rohres konisch ausgebildet sind, wobei sie in Richtung des Brennerausgangs auseinandergehen und vorzugsweise von gleicher Konizität sind, und daß die innere Leitung, die meist zylindrisch bis zu ihrem Mündungsende ist, zu diesem hin ohne vorherigen konvergierenden Abschnitt einen divergierenden Abschnitt aufweist, dessen Divergenzwinkel unter 20° und vorzugsweise unter 12° bleibt, was ein Abreißen des Gasstromes verhindert, wobei das Vermischen zwischen den beiden aus dem Brenner austretenden Fluiden erleichtert wird.of the fuel is determined, is essentially characterized in that the majority of at least the end zone of the outer wall of the inner tube and most of at least the end zone the inner wall of the outer tube are tapered, with them in the direction of the burner outlet diverge and are preferably of the same conicity, and that the inner line that mostly is cylindrical up to its mouth end, towards this one without a previous converging section has diverging section, the divergence angle of which remains below 20 ° and preferably below 12 °, which prevents the gas flow from being interrupted, with mixing between the two from the burner escaping fluids is facilitated.

Gemäß der Erfindung, legt man, um unter den besten Bedingungen für höchste Durchflußleistungen und gegebene Drücke arbeiten zu können, die Durchgangsstrecken so aus, daß am Ausgang der Rohre die Geschwindigkeiten der Fluiden nicht drei Viertel der Schallgeschwindigkeit, vorzugsweise nicht einmal die Hälfte dieser Geschwindigkeit, überschreiten.According to the invention, one sets in order to achieve the highest flow rates and under the best conditions To be able to work given pressures, the passages so that at the exit of the tubes the Fluid velocities not three quarters of the speed of sound, preferably not even half of this speed.

Die Konvergenz-Konizität ist so ausgelegt, da.i die Gasschicht, welche aus dieser ringförmigen Öffnung austritt, leicht in das Fluid eindringt, welches von dem inneren Rohr freigesetzt wird. In der Praxis bleibt der Winkel an der höchsten Stelle des Konus unter 120°, vorzugsweise unter 90°.The convergence conicity is designed in such a way that the gas layer which emerges from this annular opening leaks, easily penetrates the fluid released from the inner tube. In practice the angle at the highest point of the cone remains below 120 °, preferably below 90 °.

Die Enden der beiden Rohre können in einer Ebene liegen oder zueinander versetzt sein.The ends of the two tubes can lie in one plane or be offset from one another.

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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des in Betracht kommenden Brenners ist das äußere Rohr selbst von einer Hülle (die feuerfest sein kann) derart umgeben, daß dazwischen ein verhältnismäßig enger Raum (von beispielsweise einigen Millimetern) übrigbleibt, was es erlaubt, dort ein Fluid, meist ein Kühlmittel, einzublasen und so wirksam den Brenner zu schützen.In a particularly advantageous embodiment of the burner in question, the outer tube itself is covered by an envelope (which will be refractory can) in such a way that there is a relatively narrow space between them (of, for example, a few Millimeters) remains, which allows a fluid, usually a coolant, to be blown in there and so on to effectively protect the burner.

Es liegt noch im Erfindungsgedanken, im inneren Rohr und/oder im äußeren Rohr dieses Brenners einen Kühlkreislauf vorzusehen. Die Hülle selbst kann vorteilhaft mit einem Kühlkreislauf versehen sein.It is still within the scope of the invention to have one in the inner tube and / or in the outer tube of this burner Provide cooling circuit. The envelope itself can advantageously be provided with a cooling circuit.

Ebenso kann gemäß der Erfindung der zwischen den beiden Rohren befindliche Raum sowie derjenige, welcher von dem inneren Rohr eingeschlossen wird, unterteilt sein, und zwar wenigstens in seinem Endabschnitt, in eine gewisse Anzahl partieller Leitungen, was dazu dient, die aus dem Brenner austretende Flamme noch besonders anpassungsfähig zu regeln. Diese partiellen Leitungen können gewendelt sein, so daß sie den Fluiden eine gewisse Rotation verleihen, was die Mischung untereinander begünstigt. Likewise, according to the invention, the space located between the two tubes and the one which is enclosed by the inner tube, be divided, at least in its end portion, in a certain number of partial lines, which serves to prevent the exiting from the burner Flame still particularly adaptable to regulate. These partial lines can be coiled be so that they give the fluids a certain rotation, which favors the mixing with one another.

Der Brenner weist vorteilhaft Mittel zur Justierung und Festlegung der Lage des inneren Rohres in dem äußeren Rohr auf, um zwischen diesen beiden Rohren den gewünschten Mündungsabschnitt für die in Betracht kommende Anwendung herzustellen.The burner advantageously has means for adjusting and fixing the position of the inner tube in the outer tube in order between these two tubes the desired mouth section for the into consideration upcoming application.

Wie bereits oben gesagt, ist dieser Brenner in der Lage, eine in der Leistung besonders breite SkalaAs already mentioned above, this burner is capable of a particularly wide range in terms of performance

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stabiler Arbeitsweisen, zu liefern, was man über die auf die Fluiden angewandten Drücke, die Durchgangsstrecken der genannten Fluiden und die Divergenz- oder Konvergenzwinkel des Brenners je nach Anwendung einstellen kann.more stable working methods, to deliver what is known about the pressures applied to the fluids, the passageways of said fluids and the divergence or convergence angle of the burner depending on Application can adjust.

Das in der Zeichnung dargestellte und nachstehend beschriebene Ausführungsbeispiel macht deutlich, wie man eine erfindungsgemäße Vorrichtung erhalten kann.The embodiment shown in the drawing and described below makes it clear how to obtain a device according to the invention.

Auf der Zeichnung kann man das innere Rohr 1 sehen, mit innerer Wand 2 und äußerer Wand 3, das äußere Rohr 4, koaxial zu dem inneren Rohr 1, mit innerer Wand 5 und äußerer Wand 6. Das innere Rohr 1 umgibt den axialen Raum 7, durch den eines der beiden Fluiden zum Mtindungsende des Rohres geleitet wird. Zwischen dem Rohr 1 und dem Rohr 4 befindet sich ein ringförmiger Raum 8, durch den das andere Fluid zum Mündungsende des Rohres 4 geleitet wird. Das Rohr 1 ist an seiner Mündung mit einem divergierenden Konus 9, und zwar an seiner inneren Wand, und mit einem konvergierenden Konus 10 an seiner äußeren Wand versehen, während das Rohr 4 an seiner Mündung mit einem konvergierenden Konus 11, und zwar an seiner inneren Wand versehen ist.On the drawing you can see the inner tube 1, with inner wall 2 and outer wall 3, the outer one Tube 4, coaxial with the inner tube 1, with inner wall 5 and outer wall 6. The inner tube 1 surrounds the axial space 7 through which one of the two fluids is passed to the connection end of the pipe. Between the tube 1 and the tube 4 there is an annular space 8 through which the other fluid to Muzzle end of the tube 4 is passed. The tube 1 is at its mouth with a diverging Cone 9, on its inner wall, and with a converging cone 10 on its outer Wall provided, while the tube 4 at its mouth with a converging cone 11, namely at its inner wall is provided.

Der zwischen den Konen befindliche Zwischenraum 12 ist mittels eines Lagers 13 mit vier Zapfen eingestellt, welches die Lage des Rohres 1 entlang der Achse des Brenners bestimmt, wobei sich das Lager 13 gegen einen Bund 14 abstützt, der in dem Rohr 4 angebracht ist. Die Zentrierung des Rohres 1 in dem Rohr 4 erfolgt mittels Einlagen 15. DasThe space 12 between the cones is set by means of a bearing 13 with four pins, which the position of the tube 1 along the Axis of the burner is determined, the bearing 13 is supported against a collar 14 which is in the Tube 4 is attached. The centering of the tube 1 in the tube 4 takes place by means of inserts 15. The

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Rohr 1 wird mit seinem Fluid über einen Anschluß 16 versorgt, welcher an der Stelle 17 angeschweißt ist, während das Rohr 4 mit seinem Fluid über einen Anschluß 18 versorgt wird, welcher koaxial zu der Stelle 17 ausgerichtet ist, peripher zu dieser verläuft und an der Stelle 19 an das Rohr 4 angeschweißt ist.Pipe 1 is supplied with its fluid via a connection 16 which is welded on at point 17, while the tube 4 is supplied with its fluid via a connection 18 which is coaxial with the Point 17 is aligned, runs peripherally to this and is welded to the pipe 4 at the point 19.

Die Gesamtheit des Brenners ist von einer Hülle 20 aus feuerfestem Material umgeben, welche von der äußeren Wand 6 durch einen ringförmigen Zwischenraum 21 getrennt ist, der koaxial zu dem Rohr 4 verläuft und durch den hindurch man ein Kühlmittel, z. B. Luft oder Stickstoff, bläst.The entirety of the burner is surrounded by a shell 20 made of refractory material, which of the outer wall 6 is separated by an annular gap 21 which is coaxial with the tube 4 runs and through which a coolant such. B. air or nitrogen blows.

Es liegt noch innerhalb des Erfindungsgedankens, wenn in Betracht gezogen wird, den Brenner auch mit einem leichten Heizöl zu betreiben. In diesem Fall kann die Mündungsöffnung für das Heizöl mit einem oder mehreren Einspritzdüsen versehen sein, welche das Heizöl vor seinem Zusammentreffen mit dem Sauerstoffträger vernebeln.It is still within the spirit of the invention when considering the burner with one too to operate light heating oil. In this case, the orifice for the fuel oil can be with one or more Injection nozzles should be provided, which the fuel oil before it meets the oxygen carrier fog up.

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Claims

company

Metallurgique et Minidre

de Rodange-Athus

Rodange

Luxembourg

Burners for oxygen-gas mixtures

= Si=SSSS= Si = SSSS

Expectations

Burner with two coaxial tubes, the inner tube for the supply of the oxygen carrier and the outer pipe is intended for the supply of fuel (or vice versa), characterized in that most of at least the end zone of the outer wall of the inner tube and most of at least of the end zone of the inner wall of the outer tube are conical, converge and preferably equal Have conicity, and because the inner tube,

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

mostly cylindrical up to its mouth end, too this towards this without a preceding converging section has a diverging section, whose divergence angle remains below 20 ° and preferably below 12 °.

2. Burner according to claim 1, characterized in that for maximum flow rates of fluids and Given pressures, the passages are designed so that at the mouth of the tubes Fluid velocities below three quarters of the speed of sound and preferably below that Stay at half that speed.

3. Burner according to claim 1 or 2, characterized in that the angle at the highest point of the converging cone remains below T20 ° and preferably below 90 °.

4. Burner according to one of claims 1 to 3, characterized in that the ends of the two tubes in lie on the same plane.

5. Burner according to one of claims 1 to 4, characterized in that the outer tube itself of a shell is surrounded, such that a relatively narrow gap of, for example a few millimeters left between the two.

6. Burner according to one of claims 1 to 5, characterized in that the inner and / or the outer Tube and / or said shell of the burner have a proper cooling circuit.

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7. Burner according to one of claims 1 to 6, characterized in that the annular space between the two tubes at least in its end section in a certain number of partial Lines is divided.

8. Burner according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the space surrounded by the inner tube at least in its end portion in a certain number of partial lines is divided.

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