DE3031786C2

DE3031786C2 -

Info

Publication number: DE3031786C2
Application number: DE3031786A
Authority: DE
Inventors: Tomio Suzuki; Kotaro Kobe Jp Morimoto
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1979-08-22
Filing date: 1980-08-22
Publication date: 1989-06-15
Also published as: SE8005829L; FR2463896B1; CA1151264A; FR2463896A1; GB2058330A; GB2058330B; DE3031786A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung der Verbrennung in einem Industrieofen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for control combustion in an industrial furnace according to the generic term of claim 1.

Gemäß einem derartigen Verfahren, das in der GB 12 43 149 gezeigt ist, wird einer Zerstäubungsvorrichtung über eine erste Leitung ein flüssiger Brennstoff und über eine zweite Leitung ein Zerstäubungsmedium zugeführt. Nach der Zerstäubung des Brennstoffs mittels des Zerstäubungsmediums wird dieser einem Brenner zugeleitet und in einem Brennraum verbrannt. Die Brennraumtemperatur wird mittels eines Sensors erfaßt und einer Steuervorrichtung zugeführt, die die von der Zerstäubungsvorrichtung abgegebene Menge des zerstäubten Brennstoffs in Abhängigkeit von der festgestellten Temperatur ändern kann. According to such a method, which is in GB 12 43 149 is shown an atomizer a liquid fuel via a first line and via a second line is supplied with an atomizing medium. To atomizing the fuel using the atomizing medium this is fed to a burner and in a Combustion chamber burned. The combustion chamber temperature is determined using a sensor is detected and fed to a control device, which is the one emitted by the atomizing device Amount of atomized fuel depending on the detected temperature can change.

Die optimale Verbrennungscharakteristik eines Industrieofens hängt von einer Vielzahl unterschiedlicher Parameter, beispielsweise der Bauart des Ofens, dessen Arbeitscharakteristik, dem Zweck der Verbrennung oder der Art des Brennstoffs ab. Mittels des Verfahrens der GB 12 43 149, gemäß dem die dem Brenner zugeführte Menge an zerstäubtem Brennstoff veränderbar ist, kann allerdings eine Anpassung an die konstruktiven Gegebenheiten des Ofens uns sonstige, die Verbrennung beeinflussende Größen in einem nur sehr geringen Bereich erreicht werden.The optimal combustion characteristics of an industrial furnace depends on a variety of different parameters, for example the design of the oven, its working characteristics, the purpose of the combustion or the type of Fuel. Using the procedure of GB 12 43 149, according to the amount supplied to the burner atomized fuel is changeable, however an adaptation to the structural conditions of the Oven and other variables that influence combustion can be achieved in a very small range.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren derart weiterzubilden, daß unter dem Gesichtspunkt der Wärmeausbeute die Strahlungsleistung sowie die Temperatur im Brennraum optimierbar sind.The invention has for its object the generic To further develop methods in such a way that from the point of view the heat yield, the radiation power and the temperature in the combustion chamber can be optimized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features in characterizing part of claim 1 solved.

Erfindungsgemäß wird die der Zerstäubungsvorrichtung zugeführte Menge des Zerstäubungsmediums in Abhängigkeit von der zugeführten Menge des Brennstoffs gemäß einer vorbestimmten Beziehung gesteuert. Die vorbestimmte Beziehung beschreibt die Abhängigkeit zwischen der auf die der Zerstäubungsvorrichtung zugeführten Brennstoffmenge bezogenen Zerstäubungsmediummenge und der im Brennraum herrschenden Strahlungsleistungsverteilung sowie Temperaturverteilung, so daß die Temperaturverteilung im Brennraum und die Strahlungsleistungsverteilung in einem weiten Bereich variierbar und in Abhängigkeit von den oben genannten Parametern optimierbar sind.According to the invention, the atomization device is supplied Amount of atomizing medium depending on the supplied amount of the fuel according to a predetermined one Relationship controlled. The predetermined relationship describes the dependence between that of the atomizing device amount of fuel supplied Atomizing medium quantity and that prevailing in the combustion chamber Radiation power distribution and temperature distribution, so that the temperature distribution in the combustion chamber and the Radiant power distribution in a wide range variable and depending on the above Parameters can be optimized.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous developments of the invention are the subject of subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigtThe invention is described below using exemplary embodiments with reference to the drawing described. It shows

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Industrieofens, Fig. 1 is a schematic view of an industrial furnace,

Fig. 2 (I) bis 2 (III) die axiale Verteilung der Gesamtstrahlung, Fig. 2 (I) to 2 (III), the axial distribution of the total radiation,

Fig. 3 die Beziehung zwischen dem Zerstäubungsmediumdurchfluß und der Abgastemperatur, Fig. 3 shows the relationship between the Zerstäubungsmediumdurchfluß and the exhaust temperature,

Fig. 4 (I) bis Fig. 4 (III) und Fig. 5 (I) bis 5 (III) die Temperaturverteilung im Ofen, Fig. 4 (I) to Fig. 4 (III) and Fig. 5 (I) to 5 (III), the temperature distribution in the furnace,

Fig. 6 die Steigerung des Maximalwertes der Gesamtstrahlung, Fig. 6, the increase of the maximum value of the total radiation,

Fig. 7 (I) bis 7 (II) einen Tiefofen mit oberer Einwegfeuerung im vertikalen bzw. horizontalen Schnitt, Fig. 7 (I) -7 (II) a low oven with upper Einwegfeuerung in the vertical or horizontal section,

Fig. 8 eine Darstellung eines Verbrennungssteuerungssystems, Fig. 8 is an illustration of a combustion control system,

Fig. 9 die Beziehung zwischen dem Brennstoffdurchfluß und der bezogenen Zerstäubungsmediummenge, Fig. 9 shows the relationship between the fuel flow and the related Zerstäubungsmediummenge,

Fig. 10 ein Diagramm zur Erklärung der Steuerung der bezogenen Zerstäubungsmediummenge, Fig. 10 is a diagram for explaining the control of the related Zerstäubungsmediummenge,

Fig. 11 (I) bis 11 (III) Diagramme der Änderungen für die Zerstäubungsmediummenge, den Brennstoffdurchfluß bzw. die Ofentemperatur, Fig. 11 (I) through 11 (III) are diagrams of changes for the Zerstäubungsmediummenge, the fuel flow and the furnace temperature,

Fig. 12 die Änderungen für den Brennstoffdurchfluß und die Temperatur eines Werkstückes, Fig. 12 shows the changes for the fuel flow and the temperature of a workpiece,

Fig. 13 (I) bis 13 (III) die Änderungen für die Rauchkonzentration, die CO-Konzentration bzw. den Brennstoffdurchfluß, Fig. 13 (I) through 13 (III) the changes for the smoke concentration, the CO concentration and the fuel flow,

Fig. 14 (I) bis 14 (II) die Beziehung zwischen der bezogenen Zerstäubungsmediummenge und der Abgastemperatur bzw. zwischen der Zerstäubungsmediummenge und der Strahlung der Flamme, Fig. 14 (I) -14 (II) the relation between the related Zerstäubungsmediummenge and the exhaust gas temperature or between the Zerstäubungsmediummenge and the radiation of the flame,

Fig. 15 (I) bis 15 (II) die Änderungen der Zerstäubungsmediummenge und dem Durchfluß von Schweröl während des Verbrennungsvorgangs, Fig. 15 (I) -15 (II) the changes of the Zerstäubungsmediummenge and the flow of heavy fuel oil during the combustion process,

Fig. 16 die Änderung der Zerstäubungsmediummenge, Fig. 16 shows the change of the Zerstäubungsmediummenge,

Fig. 17 schematisch den Brenneraufbau eines Horizontalofens mit einer zylindrischen feuerbeständigen Wand, Fig. 17 schematically illustrates the burner assembly of a horizontal furnace having a cylindrical refractory wall,

Fig. 18 ein Diagramm des Verbrennungsvorgangs, Fig. 18 is a diagram of the combustion process,

Fig. 19 die axiale Verteilung der Strahlung, Fig. 19, the axial distribution of the radiation,

Fig. 20 (I) und 20 (II) schematisch Beispiele für einen Aufbau der Brennerspitze, Fig. 20 (I) and 20 (II) schematically examples of a structure of the burner tip,

Fig. 21 die axiale Verteilung der Strahlung in einem Schmelzofen, Fig. 21, the axial distribution of the radiation in a melting furnace,

Fig. 22 schematisch eine Aufsicht auf einen Schmelzofen, Fig. 22 shows schematically a plan view of a melting furnace,

Fig. 23 den Zuwachs der Strahlung, Fig. 23 the growth of the radiation,

Fig. 24 die Strahlung bei unterschiedlichen Verbrennungsraten, Fig. 24, the radiation at different combustion rates,

Fig. 25 (I) und 25 (II) schematische Schnitte durch einen Heizofen zum Schmieden, die die Anordnung eines Werkstückes und eines Strahlungsmeßgerätes zeigen und Fig. 25 (I) and 25 (II) are schematic sections through a heating furnace for forging, showing the arrangement of a workpiece and a radiometer and

Fig. 26 den Zuwachs der Werkstücktemperatur in einem Heizofen zum Schmieden. Fig. 26 to increase the workpiece temperature in a heating furnace for forging.

Fig. 1 zeigt einen Verbrennungsofen mit Einwegfeuerung mit einer horizontal angeordneten zylindrischen feuerbeständigen Wand, die einen inneren Durchmesser D von 1 m und eine Länge Lo von 4 m hat. Dieser Verbrennungsofen ist für die im folgenden erläuterten Versuche benützt worden. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Verbrennungsofen wird Brennstoff durch eine Brennstoff-Leitung 2 einem Brenner zugeführt und vor der Einspritzung in den Ofen mittels eines Zerstäubungsmediums beispielsweise Luft oder Dampf, das durch eine Zerstäubungsmedium-Leitung 3 zugeführt wird, in einer Zerstäubungsvorrichtung in feine Teilchen zerstäubt. Die Verbrennungsluft wird über einen Luftschieber 4 mittels eines Gebläses zugeführt und innerhalb eines Brennersteins 5 mit dem zerstäubten Brennstoff gemischt, um diffuse Flammen zu bilden. Der Brennstoffdurchfluß zu der Zerstäubungsvorrichtung kann mittels eines Ventils 8, das manuell oder automatisch auf der Grundlage von Signalen betätigt wird, die die Ofentemperatur anzeigen, reguliert und an einem Anzeigegerät 11 abgelesen werden. Der Zerstäubungsmediumdurchfluß kann mittels eines Ventil 9, das manuell oder automatisch mittels eines Druckregulierungsventils 10 oder einer anderen geeigneten Einrichtung auf der Grundlage von den Druck des Brennstoffsstromlaufs des Brenners anzeigenden Signale betätigt wird, reguliert und an einem Anzeigegerät 12 angezeigt werden. Die Intensität der Strahlung der Flamme im Ofen wird mittels eines Strahlungsmeßgerätes gemessen, das an einem Sichtfenster 7 in einer Ofenwand 6 angeordnet ist. Fig. 1 shows a one-way combustion furnace with a horizontally arranged cylindrical fire-resistant wall, which has an inner diameter D of 1 m and a length Lo of 4 m. This incinerator has been used for the experiments described below. In the incinerator shown in Fig. 1, fuel is supplied to a burner through a fuel line 2 and, before being injected into the furnace by means of an atomizing medium, for example air or steam, which is supplied through an atomizing medium line 3 , in a atomizing device into fine particles atomized. The combustion air is supplied via an air slide 4 by means of a fan and mixed with the atomized fuel within a burner stone 5 in order to form diffuse flames. The fuel flow to the atomizing device can be regulated by means of a valve 8 , which is actuated manually or automatically on the basis of signals which indicate the furnace temperature, and can be read off on a display device 11 . The atomizing medium flow can be regulated by means of a valve 9 , which is actuated manually or automatically by means of a pressure regulating valve 10 or other suitable device on the basis of signals indicating the pressure of the fuel flow path of the burner, and displayed on a display device 12 . The intensity of the radiation of the flame in the furnace is measured by means of a radiation measuring device which is arranged on a viewing window 7 in a furnace wall 6 .

Die Versuche wurden unter den folgenden Bedingungen ausgeführt:The tests were carried out under the following conditions executed:

Brennerstein: gerade (mit einem Öffnungsdurchmesser von 144 mm),
Brenner: Luft- oder Dampfzerstäubung mit innerer Mischung,
Brennerspitze: gerade (mit einem einzigen Loch mit einem Durchmesser von 5 mm),
Verbrennungsrate: 40 × 10⁴ Kcal/h,
Luftverhältnis: 1,15,
Verbrennungslufttemperatur: 320° C,
festgesetzte Ofentemperatur: 1300° C.Burner stone: straight (with an opening diameter of 144 mm),
Burner: air or steam atomization with internal mixture,
Torch tip: straight (with a single hole with a diameter of 5 mm),
Burn rate: 40 × 10⁴ Kcal / h,
Air ratio: 1.15,
Combustion air temperature: 320 ° C,
fixed oven temperature: 1300 ° C.

Fig. 2 (I) zeigt die Beziehung zwischen verschiedenen, bezogenen Zerstäubungsmediummengen und der Axialverteilung der Strahlung der Flamme, wobei als Brennstoff Öl (C-Grad Schweröl) und als Zerstäubungsmedium Dampf verwendet wurde. Die Kurven i bis vii stellen folgende Zerstäubungsmediummengen, bezogen auf einen Liter Brennstoff, dar:
0,493 kg/l, 0,395 kg/l, 0,329 kg/l, 0,263 kg/l, 0,190 kg/l, 0,123 kg/l und 0,087 kg/l. Die Einteilung auf der Abszisse entspricht dem Verhältnis L/D des Abstandes L vom Ende des Brennersteins zum Innendurchmesser D des Ofens. Die Gesamtstrahlung ist die Summe aus der Strahlung der Ofenwand und der Strahlung der Flamme. Bei diesem Versuch wurde die Zerstäubungsmediummenge über eine kurze Zeit derart variiert, daß die Temperaturänderung der Ofenwand gering war und die Strahlung der Ofenwand nahezu gleich blieb. Deshalb gibt die Änderung in der Gesamtstrahlung im wesentlichen die Änderung der Strahlung der Flamme wieder. Wie man dem in Fig. 2 (I) gezeigten Schaubild entnehmen kann, wird die Strahlung der Flamme allmählich mit der Verringerung der bezogenen Zerstäubungsmediummenge erhöht; es zeigt sich jedoch eine Abnahme der Gesamtstrahlung, wenn die Zerstäubungsmediummenge außergewöhnlich verringert wird. Die Strahlung der Flamme ist bei einer bezogenen Zerstäubungsmediummenge im Bereich von ungefähr 0,190 bis 0,132 kg/l am größten. Fig. 2 (I) shows the relationship between different amounts of atomizing medium obtained and the axial distribution of the radiation of the flame, using oil (C-grade heavy oil) as fuel and steam as atomizing medium. Curves i to vii represent the following atomizing medium quantities, based on one liter of fuel:
0.493 kg / l, 0.395 kg / l, 0.329 kg / l, 0.263 kg / l, 0.190 kg / l, 0.123 kg / l and 0.087 kg / l. The division on the abscissa corresponds to the ratio L / D of the distance L from the end of the burner block to the inside diameter D of the furnace. The total radiation is the sum of the radiation from the furnace wall and the radiation from the flame. In this experiment, the amount of atomizing medium was varied over a short time so that the temperature change of the furnace wall was small and the radiation of the furnace wall remained almost the same. Therefore, the change in the total radiation essentially reflects the change in the radiation of the flame. As can be seen from the graph shown in Fig. 2 (I), the radiation of the flame is gradually increased with the decrease in the amount of atomizing medium obtained; however, there is a decrease in total radiation if the amount of atomizing medium is reduced exceptionally. The radiation of the flame is greatest at a quantity of atomizing medium obtained in the range of approximately 0.190 to 0.132 kg / l.

Die Fig. 2 (II) und 2 (III) zeigen in ähnlicher Weise die Beziehung zwischen bezogenen Zerstäubungsmediummenge und der Axialverteilung der Gesamtstrahlung (Strahlung der Ofenwand + Strahlung der Flamme) bei Versuchen, bei denen Luft- bzw. Dampfzerstäubung verwendet wurde. Ansonsten gelten die Bedingungen wie in Fig. 2 (I) mit der Ausnahme, daß der Brenner mit einer Spitze versehen war, die vier Einspritzlöcher mit einem Durchmesser von 2,5 mm und einen Spritz- Konuswinkel von 10° hatte und daß der Brennerstein konisch war. Bei diesen Tests wurde die bezogene Zerstäubungsmediummenge ebenfalls während einer kurzen Zeitdauer derart variiert, daß die Temperaturänderung der Ofenwand vernachlässigbar gering war und die Strahlung der Ofenwand nahezu gleich blieb. Daraus folgt, daß die Änderung der Gesamtstrahlung die Änderung der Strahlung der Flamme angibt. In Fig. 2 (II) (Luftzerstäubung) entspricht die Kurve (i) einer bezogenen Zerstäubungsmediummenge von 0,17 Nm³ pro Liter Brennstoff, die Kurve (ii) 0,26 Nm³/l, die Kurve (iii) 0,34 Nm³/l, und die Kurve (iv) 0,43 Nm³/l. In Fig. 2 (III) (Dampfzerstäubung) entspricht die Kurve (i) einer bezogenen Zerstäubungsmediummenge von 0,14 kg/l, die Kurve (ii) 0,19 kg/l, die Kurve (iii) 0,25 kg/l und die Kurve (iv) 0,32 kg/l. Wie diese Figuren zeigen, wird die Intensität der Strahlung der Flamme durch die Verringerung der Zerstäubungsmediummenge in einem Bereich innerhalb eines Axialabstandes von ungefähr 1,6 m vom Brennersteinende erhöht. Es wird ferner beobachtet, daß insbesondere die Gesamtstrahlung und damit die Strahlung der Flamme bei einer bezogenen Zerstäubungsmediummenge unterhalb von ungefähr 0,26 Nm³/l bei Luftzerstäubung und unterhalb von ungefähr 0,19 kg/l bei Dampfzerstäubung erhöht wird. Die Erhöhung der Strahlung der Flamme, die in dem Bereich innerhalb eines Axialabstandes von ungefähr 1,6 m aufgrund der Verringerung der Zerstäubungsmediummenge unabhängig von der Art des Zerstäubungsmediums stattfindet, ist der Tatsache zuzuschreiben, daß dieser Bereich im wesentlichen dem Flammengebiet entspricht und die Verbrennung aufgrund der Verringerung der Zerstäubungsmediummenge mit einer erhöhten leuchtenden Strahlung der Flamme langsamer wird. Andererseits wird angenommen, daß die Verringerung der Gesamtstrahlung außerhalb bzw. oberhalb dieses Axialabstandes von der verringerten, dort herrschenden Verbrennungstemperatur, die durch die hohe Strahlung in dem Gebiet bis zu diesem Axialabstand verursacht wird, und von der verringerten nichtleuchtenden Strahlung herrührt, die die hauptsächliche Strahlung der Flamme in dem Gebiet oberhalb dieses Axialabstandes ist.The Fig. 2 (II) and 2 (III) show the relationship between related Zerstäubungsmediummenge and the axial distribution of the total radiation (radiation of the furnace wall + radiation of the flame) in experiments in which air or steam sparge was used in a similar manner. Otherwise, the conditions as in Fig. 2 (I) apply, except that the burner was provided with a tip which had four injection holes with a diameter of 2.5 mm and an injection cone angle of 10 ° and that the burner block was conical was. In these tests, the amount of atomizing medium obtained was also varied over a short period of time in such a way that the temperature change in the furnace wall was negligible and the radiation in the furnace wall remained almost the same. It follows that the change in the total radiation indicates the change in the radiation of the flame. In Fig. 2 (II) (air atomization) curve ( i ) corresponds to a reference atomizing medium quantity of 0.17 Nm³ per liter of fuel, curve ( ii ) 0.26 Nm³ / l, curve ( iii ) 0.34 Nm³ / l, and the curve ( iv ) 0.43 Nm³ / l. In Fig. 2 (III) (steam atomization) curve ( i ) corresponds to a reference atomizing medium quantity of 0.14 kg / l, curve ( ii ) 0.19 kg / l, curve ( iii ) 0.25 kg / l and curve ( iv ) 0.32 kg / l. As these figures show, the intensity of the radiation from the flame is increased by reducing the amount of atomizing medium in a region within an axial distance of approximately 1.6 m from the end of the burner stone. It is also observed that in particular the total radiation and thus the radiation of the flame is increased at a quantity of atomizing medium obtained below approximately 0.26 Nm 3 / l in the case of air atomization and below approximately 0.19 kg / l in the case of steam atomization. The increase in the radiation of the flame, which takes place in the area within an axial distance of approximately 1.6 m due to the reduction in the amount of atomizing medium regardless of the type of atomizing medium, is attributable to the fact that this area essentially corresponds to the flame area and the combustion due to the reduction in the amount of atomizing medium becomes slower with increased luminous radiation from the flame. On the other hand, it is assumed that the reduction in the total radiation outside or above this axial distance results from the reduced combustion temperature prevailing there, which is caused by the high radiation in the region up to this axial distance, and from the reduced non-luminous radiation, which is the main radiation the flame is in the area above this axial distance.

Fig. 3 zeigt die Änderungen der Abgastemperatur in Abhängigkeit von der bezogenen Zerstäubungsmediummenge (Dampfzerstäubung). Die Abgastemperatur wurde an der Stelle mit L/D = 4 (an dem vom Brenner entfernten Ofenende) gemessen. Die gemessene Abgastemperatur gibt die Größe der Wärmeübertragung innerhalb des Ofens durch die brennende Flamme wieder, d. h. eine niedrige Abgastemperatur zeigt eine hohe Wärmeübertragung innerhalb des Ofens an. Die Kurve zeigt, daß die Abgastemperatur durch die Verringerung der Zerstäubungsmediummenge verringert wird; dies führt zu einer Erhöhung der Wärmeübertragung innerhalb des Ofens. Dies rührt daher, daß die Strahlung der Flamme durch Verringerung der bezogenen Zerstäubungsmediummenge, wie in Fig. 2 gezeigt, erhöht wird. Fig. 3 shows the changes in exhaust gas temperature depending on the related Zerstäubungsmediummenge (steam sparge). The flue gas temperature was measured at the point with L / D = 4 (at the end of the furnace distant from the burner). The measured flue gas temperature reflects the size of the heat transfer within the furnace through the burning flame, ie a low flue gas temperature indicates high heat transfer within the furnace. The curve shows that the exhaust gas temperature is reduced by reducing the amount of atomizing medium; this leads to an increase in heat transfer within the furnace. This is because the radiation from the flame is increased by reducing the amount of atomizing medium obtained, as shown in FIG. 2.

Das Phänomen, daß die Abgastemperatur wieder ansteigt und damit die Wärmeübertragung im Ofen verringert wird, wenn die bezogene Zerstäubungsmediummenge auf weniger als 0,087 kg/l verringert wird, rührt von der dabei verringerten Intensität der Strahlung der Flamme her. Somit ergibt sich, daß die Wärmeübertragung im Ofen maximal gehalten wird, um eine gute Wärmeausbeute sicherzustellen, wenn die bezogene Zerstäubungsmediummenge bei Dampfzerstäubung im Bereich von ungefähr 0,190 bis 0,132 kg/l ist.The phenomenon that the exhaust gas temperature rises again and thus reduces the heat transfer in the furnace if the quantity of atomizing medium obtained is less than 0.087 kg / l is reduced, stems from the reduced intensity the radiation of the flame forth. It follows that the heat transfer in Oven is kept to a maximum to get a good heat yield to ensure if the atomizing medium quantity purchased at Steam atomization is in the range of approximately 0.190 to 0.132 kg / l.

Die Temperaturverteilung im Verbrennungsofen ist ebenfalls eine wichtige Größe, um eine gleichförmige Erwärmung eines Werkstückes zu erzielen. Die Fig. 4 (I), 4 (II) und 4 (III) zeigen den Einfluß der bezogenen Zerstäubungsmediummenge bei Dampfzerstäubung auf die Temperaturverteilung in einer Querschnittsfläche, die die Längsachses des Ofens enthält, wobei die bezogene Zerstäubungsmediummenge 0,395 kg/l, 0,263 kg/l und 0,132 kg/l beträgt. In diesen Figuren sind jeweils die entsprechenden Isothermen dargestellt. Die maximale Flammentemperatur beträgt in den in den Fig. 4 (I) bis 4 (III) gezeigten Fällen 1651° C, 1620° C bzw. 1523° C. Vergleicht man diese Figuren, so ist klar, daß die maximale Temperatur der Flamme mit der Verringerung der bezogenen Zerstäubungsmediummenge verringert wird; hierdurch ergibt sich eine geebnete Temperaturverteilung.The temperature distribution in the incinerator is also an important factor in achieving uniform heating of a workpiece. The Fig. 4 (I) 4 (II) and 4 (III) show the effect of related Zerstäubungsmediummenge with steam sparge to the temperature distribution in a cross-sectional area that contains the Längsachses of the furnace, wherein the related Zerstäubungsmediummenge 0.395 kg / l 0.263 kg / l and 0.132 kg / l. The corresponding isotherms are shown in each of these figures. The maximum flame temperature in the cases shown in FIGS. 4 (I) to 4 (III) is 1651 ° C., 1620 ° C. and 1523 ° C. If one compares these figures, it is clear that the maximum temperature of the flame also the reduction in the quantity of atomizing medium obtained is reduced; this results in a leveled temperature distribution.

Die Fig. 5 (I) und 5 (II) zeigen die Temperaturverteilungen in den Fällen, in denen Luft als Zerstäubungsmedium mit bezogenen Zerstäubungsmediummengen 0,542 Nm³/l bzw. 0,181 Nm³/l verwendet wird. The Fig. 5 (I) 5 and (II) show the temperature distributions in the cases where air is used as atomization medium with related Zerstäubungsmediummengen 0.542 Nm³ / l and 0.181 Nm³ / l.

Im Falle der Fig. 5 (I) beträgt die maximale Temperatur der Flamme 1747° C und im Falle der Fig. 5 (II) 1622° C. Aufgrund dieser Figuren ist klar, daß die Luftzerstäubung ähnliche Charakteristiken wie die Dampfzerstäubung zeigt.In the case of Fig. 5 (I) the maximum temperature of the flame is 1747 ° C and in the case of Fig. 5 (II) 1622 ° C. From these figures it is clear that air atomization shows characteristics similar to steam atomization.

Als Ergebnis der vorstehenden Versuche ergibt sich, daß die Temperaturverteilung in dem Ofen und die Verteilungscharakteristik der Strahlung der Flamme zur Erzeugung der gewünschten Bedingungen in demselben Industrieofen und während der Verbrennung mit demselben Brenner durch Einstellen der bezogenen Zerstäubungsmediummenge gesteuert werden kann. Dieses Phänomen ist folgendermaßen begründet:
Im allgemeinen ist es bei Strahlung mit leuchtender Flamme bekannt, daß die versprühten feinen Teilchen des als Brennstoff verwendeten Öls durch die von der Umgebung übertragene Wärme pyrolysiert werden, und daß eine Art von Festkörper-Strahlung aufgrund von koksähnlichem Ruß der verbleibenden Kohlenstoffverbindungen auftritt, die durch Polymerisation oder Kondensationsreaktionen erzeugt werden. Wenn die bezogene Zerstäubungsmediummenge reduziert wird, wird die Teilchengröße des als Brennstoff verwendeten Öls größer und die Geschwindigkeit des durch eine Düsenöffnung mit einem vorgegebenen Durchmesser eingespritzten Brennstoffs verringert. Dies beschleunigt die Erzeugung des oben erwähnten Rußes der verbleibenden Kohlenstoffverbindungen. Als Ergebnis hiervon wird die Strahlung der Flamme vergrößert, die Wärmeübertragung innerhalb des Ofens erhöht und die Abgastemperatur gesenkt. Wenn die bezogene Zerstäubungsmediummenge außerordentlich verringert wird, wird der brennfähige Verlust von Wärme erhöht, und zusätzlich hierzu entsteht der Ruß der zurückbleibenden Kohlearten derart, daß er aufgrund des Anwachsens der Teilchengröße eine verringerte Strahlungskapazität hat. Dies führt zu einer verringerten Strahlung der Flamme, einer niedrigeren Wärmeübertragung innerhalb des Ofens und einer erhöhten Abgastemperatur.As a result of the foregoing experiments, it can be seen that the temperature distribution in the furnace and the distribution characteristic of the radiation from the flame can be controlled to produce the desired conditions in the same industrial furnace and during combustion with the same burner by adjusting the amount of atomizing medium obtained. The reason for this phenomenon is as follows:
In general, in the case of radiant flame radiation, it is known that the atomized fine particles of the oil used as fuel are pyrolyzed by the heat transferred from the environment and that some kind of solid-state radiation occurs due to coke-like soot of the remaining carbon compounds which is caused by Polymerization or condensation reactions are generated. If the quantity of atomizing medium obtained is reduced, the particle size of the oil used as fuel increases and the speed of the fuel injected through a nozzle opening with a predetermined diameter decreases. This accelerates the generation of the above-mentioned carbon black of the remaining carbon compounds. As a result, the radiation from the flame is increased, the heat transfer within the furnace is increased and the exhaust gas temperature is lowered. If the amount of atomizing medium obtained is greatly reduced, the combustible loss of heat is increased and, in addition to this, the soot of the remaining types of coal arises such that it has a reduced radiation capacity due to the increase in particle size. This leads to reduced flame radiation, lower heat transfer within the furnace and an increased exhaust gas temperature.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf den vorstehend diskutierten Erkenntnissen, die die Beziehung zwischen der bezogenen Zerstäubungsmediummenge und der Strahlung der Flamme sowie der Temperaturverteilung innerhalb des Ofens betreffen. Bei der praktischen Anwendung sollte die bezogene Zerstäubungsmediummenge auf einen Wert eingestellt werden, der für den jeweils verwendeten Typ des Industrieofens geeignet ist, da die optimalen Bedingungen der Verteilung der Strahlung der Flamme oder der Temperatur in verschiedenen Industrieöfen in Abhängigkeit von den Arbeitscharakteristiken der Öfen und den Zwecken der Verbrennung voneinander abweichen. Beispielsweise ist es bei einem Aluminiumschmelzofen, einer Heizzone eines Heizofens oder einem Tiefofen mit Zweiwegfeuerung, bei dem die Verweilzeit des Verbrennungsabgases im Ofen kurz und die Temperaturverteilung (Temperaturänderung zwischen unterschiedlichen Abschnitten des Ofens) unerheblich ist, vorteilhaft, die Wärmeübertragung in dem Ofen durch Verringerung der bezogenen Zerstäubungsmediummenge zu erhöhen. In dem Fall, in dem Dampfzerstäubung für einen Ofen verwendet wird, der mit einem geraden Stein und einem geraden Brenner versehen ist, ist es empfehlenswert, die bezogene Zerstäubungsmediummenge in einem Bereich zwischen 0,132 kg/l und 0,190 kg/l zu steuern, in dem die Abgastemperatur gemäß der in Fig. 3 gezeigten Beziehung am niedrigsten ist, so daß die Wärmeübertragung in dem Ofen erhöht und die erforderliche Brennstoffmenge verringert wird.The method according to the invention is based on the findings discussed above, which relate to the relationship between the quantity of atomizing medium obtained and the radiation from the flame, and the temperature distribution within the furnace. In practical use, the amount of atomizing medium obtained should be set to a value that is suitable for the type of industrial furnace used, since the optimal conditions for the distribution of the radiation of the flame or the temperature in different industrial furnaces depend on the working characteristics of the furnaces and the Different purposes for combustion. For example, in an aluminum smelting furnace, a heating zone of a heating furnace or a two-way furnace, in which the residence time of the combustion exhaust gas in the furnace is short and the temperature distribution (temperature change between different sections of the furnace) is insignificant, it is advantageous to reduce the heat transfer in the furnace related amount of atomizing medium. In the case where steam atomization is used for an oven provided with a straight brick and a straight burner, it is advisable to control the amount of atomizing medium obtained in a range between 0.132 kg / l and 0.190 kg / l in which the flue gas temperature is lowest according to the relationship shown in FIG. 3, so that heat transfer in the furnace is increased and the amount of fuel required is reduced.

Ferner wird es möglich, den maximalen Wert der Gesamtstrahlung durch Steuern der bezogenen Zerstäubungsluft- oder der Zerstäubungsdampfmenge unterhalb der zuvor erwähnten kritischen Werte zu erhöhen. Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen der bezogenen Zerstäubungsmediummenge und dem Zuwachs des Maximalwertes der Gesamtstrahlung, bei dem der mittlere Zuwachs in Prozent in bezug auf einen Standardwert aufgrund der bezogenen Zerstäubungsmediummenge bei herkömmlichen Verfahren (0,35 Nm³/l bei Luftzerstäubung und 0,31 kg/l bei Dampfzerstäubung) sowohl für C-Schweröl (Kurve i) als auch für Kerosin (Kurve ii) angegeben wird. Aus diesen Kurvens sieht man, daß bei C-Schweröl die maximale Strahlung ausnahmslos erhöht wird, wenn die Zerstäubungsmediummenge gegenüber der Standardmenge reduziert wird (Kurve i). Andererseits wird bei Kerosin die maximale Strahlung nicht erhöht, bis die Zerstäubungsmediummenge unter einen bestimmten Wert gesenkt wird (da C/H bei Kerosin geringer als bei Schweröl ist). Bei diesem besonderen Beispiel neigt die maximale Strahlung zum Anwachsen, wenn die Zerstäubungsmediummenge unter 0,26 Nm³/l bei Luftzerstäubung und unter 0,19 kg/l bei Dampfzerstäubung abgesenkt wird. In jedem Fall kann der Maximalwert der Gesamtstrahlung wesentlich durch Absenken der Zerstäubungsmediummenge auf weniger als etwa 0,26 Nm³/l bei Luftzerstäubung und auf weniger als etwa 0,19 kg/l bei Dampfzerstäubung erhöht werden. Jedoch bringt eine außerordentliche Verringerung der Zerstäubungsmediummenge Abgas mit sich, das brennbare Substanzen wie Rauch, Ruß oder CO in einer größeren Konzentration enthält. Deshalb sollte die untere Grenze der Zerstäubungsmediummenge unter Berücksichtigung der Ofencharakteristik und der Verbrennungsbedingungen festgelegt werden. In Fig. 6 wird der Strahlungszuwachs mit der Gesamtstrahlung verglichen, zu der die Strahlung der Ofenwand mehr als 50% beiträgt, so daß der tatsächliche Strahlungszuwachs mehr als das doppelte der Prozentzahl bezogen auf den Maximalwert der Gesamtstrahlung ist. Andererseits fließt bei einem Tiefofen mit oberer Einwegfeuerung, der in einem Vertikal- und in einem Horizontalschnitt in den Fig. 7 (I) und 7 (II) gezeigt ist, das Abgas, das von Brenner 1 erzeugt wird, in umgekehrter Richtung durch die Werkstücke I (Stahlgußstücke) hin zu einer Tiefentnahme DT, wie dies durch die Pfeile gezeigt ist. In diesem Fall hat das Abgas eine längere Verweilzeit in dem Ofen als bei einem Tiefofen mit oberer Zweiwegfeuerung, und unter Berücksichtigung der Heizcharakteristik der Stahlgußstücke gibt es eine Tendenz dazu, daß die oberen Teile der Gußstücke in einem übermäßigen Ausmaß geglüht werden; in bezug auf die unteren Abschnitte besteht darüber hinaus die Gefahr, daß diese aufgrund der ungenügenden Zirkulation der heißen Abgase und der Wärmeübertragung zum Boden des Ofens nicht vollständig geheizt werden. Wenn in einem solchen Tiefofen beispielsweise die bezogene Zerstäubungsmediummenge zur Erhöhung der Strahlung der Flamme in einer Glühzeit mit relativ geringer Verbrennungsrate verringert wird, wird die Verbrennungsabgastemperatur stromab von der Flamme, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, verringert. Dies unterstützt unerwünschterweise das ungenügende Erwärmen der Bodenabschnitte der Stahlgußstücke. Deshalb sollte bei einem Tiefofen mit Einwegfeuerung die Zerstäubungsmediummenge in der letzten Stufe der Glühzeit auf einen gegenüber den herkömmlichen Zerstäubungsmediummengen (0,35 Nm³/l für Luftzerstäubung und 0,31 kg/l für Dampfzerstäubung) größeren Wert von mehr als 0,5 Nm³/l, vorzugsweise auf mehr als 0,8 Nm³/l im Fall der Luftzerstäubung, und von mehr als 0,4 kg/l, vorzugsweise auf mehr als 0,7 kg/l im Fall der Dampfzerstäubung, erhöht werden. Dadurch ist es möglich, die Verteilung der Strahlung der Flamme und der Temperatur in dem Ofen auf optimale Bedingungen zu steuern und zu halten. Dies trägt insbesondere dazu bei, ein zu starkes Glühen der oberen Abschnitte der erwärmten Werkstücke zu vermeiden, die Qualität der Werkstücke zu erhöhen und durch Beschleunigen der Erwärmungsgeschwindigkeit in den Bodenabschnitten des Werkstücks den ursprünglichen Brennstoffeinsatz zu verringern.Furthermore, it becomes possible to increase the maximum value of the total radiation by controlling the amount of atomizing air or atomic vapor obtained below the aforementioned critical values. Fig. 6 shows the relationship between the amount of atomizing medium obtained and the increase in the maximum value of the total radiation at which the mean increase in percent with respect to a standard value due to the amount of atomizing medium obtained in conventional methods (0.35 Nm³ / l in air atomization and 0.31 kg / l with steam atomization) for both C heavy oil (curve i ) and kerosene (curve ii ). From these curves it can be seen that with C heavy oil the maximum radiation is increased without exception if the amount of atomizing medium is reduced compared to the standard amount (curve i ). On the other hand, the maximum radiation for kerosene is not increased until the atomizing medium quantity is reduced below a certain value (since C / H is lower for kerosene than for heavy oil). In this particular example, the maximum radiation tends to increase when the amount of atomizing medium is reduced below 0.26 Nm³ / l with air atomization and below 0.19 kg / l with steam atomization. In any case, the maximum value of the total radiation can be increased significantly by lowering the amount of atomizing medium to less than about 0.26 Nm³ / l with air atomization and to less than about 0.19 kg / l with steam atomization. However, an extraordinary reduction in the amount of atomizing medium entails exhaust gas containing flammable substances such as smoke, soot or CO in a higher concentration. Therefore, the lower limit of the atomizing medium amount should be set taking into account the furnace characteristics and the combustion conditions. In Fig. 6 the radiation increase is compared with the total radiation, to which the radiation from the furnace wall contributes more than 50%, so that the actual radiation increase is more than twice the percentage based on the maximum value of the total radiation. On the other hand, in an upper one-way furnace shown in vertical and horizontal sections in Figs. 7 (I) and 7 (II), the exhaust gas generated by burner 1 flows through the workpieces in the reverse direction I (steel castings) towards a deep extraction DT , as shown by the arrows. In this case, the exhaust gas has a longer residence time in the furnace than in a two-way upper furnace and considering the heating characteristics of the steel castings, there is a tendency that the upper parts of the castings are annealed to an excessive extent; with respect to the lower sections there is also a risk that they will not be fully heated due to the insufficient circulation of the hot exhaust gases and the heat transfer to the bottom of the furnace. In such a deep furnace, for example, if the amount of atomizing medium obtained is increased to increase the radiation of the flame in a glow time with a relatively low combustion rate, the combustion exhaust gas temperature downstream of the flame is reduced, as shown in FIGS. 2 and 3. This undesirably assists inadequate heating of the bottom portions of the steel castings. For this reason, the quantity of atomizing medium in the final stage of the glow time should be greater than that of conventional atomizing medium quantities (0.35 Nm³ / l for air atomization and 0.31 kg / l for steam atomization) in a deep-furnace with disposable firing. l, preferably to more than 0.8 Nm³ / l in the case of air atomization, and from more than 0.4 kg / l, preferably to more than 0.7 kg / l in the case of steam atomization. This makes it possible to control and maintain the distribution of the radiation of the flame and the temperature in the furnace to optimal conditions. In particular, this helps to avoid overheating of the upper sections of the heated workpieces, to increase the quality of the workpieces and to reduce the original fuel consumption by accelerating the heating rate in the bottom sections of the workpiece.

Die vorstehend beschriebene Steuerung der bezogenen Zerstäubungsmediummenge für die Optimierung der Verbrennungsbedingungen ist nicht nur während der Glühzeit, sondern auch während der vorhergehenden Heizzeit wirkungvoll. Jedoch ist, abhängig von der Betriebscharakteristik des Tiefofens, eine Steuerung während der Heizzeit nicht unbedingt erforderlich, und es ist in einigen Fällen vorteilhafter, die Zerstäubungsmediummenge auf ein herkömmliches Niveau zu steuern oder sie zu verringern, wie bei dem zuvor erwähnten Ofen mit Zweiwegfeuerung. Dies rührt daher, daß Verbrennungsgas eine relativ geringe Verweilzeit im Ofen während der Glühzeit hat, so daß es in einigen Fällen wünschenswert ist, die Strahlung der Flamme durch Erniedrigen der Zerstäubungsmediummenge gemäß den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Beziehungen zu erhöhen, um den Verlust von Verbrennungsgaswärme zu vermeiden und den Wärmeübertragungseffekt innerhalb des Ofens zu unterstützen, obwohl dabei in geringem Maße ein lokalisiertes Heizen entstehen kann.The above-described control of the amount of atomizing medium obtained for the optimization of the combustion conditions is effective not only during the glow period but also during the previous heating period. However, depending on the operating characteristics of the furnace, control during the heating period is not absolutely necessary, and in some cases it is more advantageous to control or reduce the amount of atomizing medium to a conventional level, as in the aforementioned two-way furnace. This is because combustion gas has a relatively short dwell time in the furnace during the glow time, so that in some cases it is desirable to increase the radiation of the flame by lowering the amount of atomizing medium according to the relationships shown in Figs Avoid loss of combustion gas heat and support the heat transfer effect within the furnace, although localized heating may occur to a small extent.

Auf diese Weise kann durch Einstellen der bezogenen Zerstäubungsmediummenge bzw. des Zerstäubungsmediumdurchflusses gemäß der vorher bestimmten Beziehung zwischen der Verteilungscharakteristik der Strahlung der Flamme und der Ofentemperatur über den Brennstoffdurchfluß die Verbrennung in dem Ofen auf Bedingungen gesteuert und konstant gehalten werden, die optimal für die spezielle Arbeitscharakteristik des Ofens oder den Verbrennungszweck sind. Fig. 8 zeigt eine Anordnung, mit der die zuvor beschriebene Steuerung der Verbrennung in einem Industrie-Tiefofen in der Praxis durchgeführt wird. In dieser Figur sind ein Tiefofen f, Temperaturmeßfühler (t-1 und t-2), die an entgegengesetzten Ofenenden angeordnet sind, ein Temperatur-Kontroll-Meßgerät 17, eine Luft/ Brennstoff-Zuflußbemessungseinheit 10, ein Brennstoffzufuhrkontroll- Meßgerät 19, eine Zerstäubungsmediummengen- Einstelleinheit 20 und ein Zerstäubungsmediummengen- Kontroll-Meßgerät 21 dargestellt. Brennstoff wird zu einem Brenner 1 des Ofens mittels einer Brennstoffpumpe 13 und über ein Brennstoff-Zuflußregulierventil 8 zugeführt und durch ein Zerstäubungsmedium zerstäubt, das über eine Zerstäubungsmedium- Pumpe 14 und ein Zerstäubungsmediummengen- Steuerventil 9 zugeführt wird. Verbrennungsluft wird dem Brenner 1 durch eine Luftpumpe 15 und ein Steuerventil 16 zugeführt. Die Signale von den entsprechenden Temperaturmeßfühler t-1 und t-2 des Tiefofens f sind an das Temperatur-Kontroll-Meßgerät 17 gelegt, das normalerweise die Ofentemperatur gemäß einem höheren Ausschlag kontrolliert. Die Signale von dem Temperatur-Kontroll-Meßgerät 17 sind an die Luft/ Brennstoff-Zuflußbemessungseinheit 18, das Brennstoffzufuhr- Kontroll-Meßgerät 19 bzw. die Zerstäubungsmediummengen-Einstelleinheit 20 gelegt. Die Zuflußraten des Brennstoffs und der Verbrennungsluft werden in der folgenden Weise gesteuert.In this way, by adjusting the amount of atomizing medium or the atomizing medium flow according to the predetermined relationship between the distribution characteristic of the radiation of the flame and the furnace temperature via the fuel flow, the combustion in the furnace can be controlled and kept constant under conditions which are optimal for the specific work characteristic of the furnace or the purpose of combustion. Fig. 8 shows an arrangement with which the control of the combustion as described above is carried out in an industrial muffle furnace in practice. In this figure, a deep furnace f , temperature sensors ( t - 1 and t - 2 ) located at opposite furnace ends are a temperature control meter 17 , an air / fuel inflow metering unit 10 , a fuel supply control meter 19 , an atomizing medium amount - Setting unit 20 and an atomizing medium quantity control measuring device 21 are shown. Fuel is supplied to a burner 1 of the furnace by means of a fuel pump 13 and via a fuel inflow regulating valve 8 and atomized by an atomizing medium which is supplied via an atomizing medium pump 14 and an atomizing medium quantity control valve 9 . Combustion air is supplied to the burner 1 by an air pump 15 and a control valve 16 . The signals from the corresponding temperature sensors t - 1 and t - 2 of the deep furnace f are applied to the temperature control measuring device 17 , which normally controls the furnace temperature according to a higher deflection. The signals from the temperature control measuring device 17 are applied to the air / fuel inflow measuring unit 18 , the fuel supply control measuring device 19 or the atomizing medium quantity setting unit 20 . The flow rates of the fuel and the combustion air are controlled in the following manner.

Die Zerstäubungsmediummengen- Einstelleinheit 20 versorgt das Zerstäubungsmediummengen-Kontroll- Meßgerät 21 mit Signalen gemäß einem optimalen Zerstäubungsmediumdurchfluß, der durch die in Fig. 9 gezeigte Beziehung mit dem Brennstoffdurchfluß bestimmt ist. Die Kurve A entspricht einer Zerstäubungsmediummenge, die mit der Verringerung des Brennstoffdurchflusses anwächst, die Kurve B entspricht einer unabhängig vom Brennstoffdurchfluß konstanten Zerstäubungsmediummenge, und die Kurve C entspricht einer Zerstäubungsmediummenge, die sich lediglich in einem bestimmten Bereich des Brennstoffdurchflusses ändert.The atomizing medium amount setting unit 20 supplies the atomizing medium amount control meter 21 with signals according to an optimal atomizing medium flow rate, which is determined by the relationship with the fuel flow rate shown in FIG. 9. Curve A corresponds to an amount of atomizing medium that increases with the decrease in the fuel flow, curve B corresponds to an amount of atomizing medium that is constant regardless of the fuel flow, and curve C corresponds to an amount of atomizing medium that changes only in a certain range of the fuel flow.

Im Betrieb kann die bezogene Zerstäubungsmediummenge dadurch gesteuert werden, daß das Zerstäubungsmediummengen- Steuerventil 9 entsprechend dem Ausgangssignal einer Bemessungseinheit betätigt wird, an deren Eingangsanschluß ein Signal anliegt, das den Brennstoffdurchfluß anzeigt. Alternativ kann das von einem Verbrennungsluftdurchfluß- Kontroll-Meßgerät 22 abgegebene Signal A an das Zerstäubungsmediummengen- Steuerventil 9 angelegt werden. Dieses Verfahren verwendet die Bemessungseinheit zur Steuerung sowohl der Verbrennungsluftdurchflusses als auch der bezogenen Zerstäubungsmediummenge. In diesem Falle wird die Zerstäubungsmediummenge durch die Luft/Brennstoff-Zufluß- Bemessungseinheit 18 bestimmt, so daß das Zerstäubungsmediummengen- Steuerventil 9 von einem Signal betätigt werden kann, das durch Addieren eines Grundsignals zu dem Signal A erhalten wird; alternativ kann bei dem Zerstäubungsmediummengen- Steuerventil 9 eine Bypass-Leitung vorgesehen werden.In operation, the quantity of atomizing medium obtained can be controlled by actuating the atomizing medium quantity control valve 9 in accordance with the output signal of a measuring unit, at the input connection of which a signal is present which indicates the fuel flow. Alternatively, the signal A output by a combustion air flow control device 22 can be applied to the atomization medium quantity control valve 9 . This method uses the measurement unit to control both the combustion air flow and the amount of atomizing medium obtained. In this case, the atomizing medium amount is determined by the air / fuel inflow metering unit 18 so that the atomizing medium amount control valve 9 can be operated by a signal obtained by adding a basic signal to the signal A ; alternatively, a bypass line can be provided in the atomization medium quantity control valve 9 .

Ferner ist es möglich, die bezogene Zerstäubungsmediummenge entsprechend dem Ausgangssignal eines Temperaturdetektors zu steuern, der in einem Rauchkanal für das Abgas vorgesehen ist. In einem Ofen, wie dem bereits erwähnten Aluminiumschmelzofen, bei dem die Temperaturverteilung im Ofen eine untergeordnete Rolle spielt und das Verbrennungsgas eine relativ kurze Verweilzeit im Ofen hat, wird die Zerstäubungsmediummenge derart gesteuert, daß die Abgastemperatur auf dem niedrigsten Niveau gehalten wird, um einen maximalen Wärmeübergang im Ofen zu erhalten. Die Steuerung kann von Hand durchgeführt werden, jedoch ist es vorteilhaft, eine genauere Steuerung mittels der Steigungsmethode (hill-climbing-Methode) vorzunehmen. Fig. 10 erläutert die Steuerung der Zerstäubungsmediummenge mittels der Steigungsmedhode, wobei auf der Abszisse die bezogene Zerstäubungsmediummenge aufgetragen ist; Überschuß- bzw. Mangelmengen sind auf der rechten bzw. der linken Seite des optimalen Werts aufgetragen. Auf der Ordinate ist das Ausgangssignal des Temperaturdetektors aufgetragen. Wie die Fig. 10 zeigt, wird durch Variieren der Zerstäubungsmediummenge um Δ A das Ausgangssignal um Δ V geändert. Liegt beispielsweise die Zerstäubungsmediummenge auf der gemäß Fig. 10 rechten Seite des optimalen Werts (Überschußseite), so führt eine Änderung der Zerstäubungsmediummenge um +Δ A zu einer Änderung +Δ V des Ausgangssignals, und eine Änderung um -Δ A führt zu einer Änderung von -Δ V; die entsprechenden Änderungen haben dieselben positiven oder negativen Vorzeichen. Wenn andererseits die Zerstäubungsmediummenge auf der gemäß Fig. 10 linken Seite des optimalen Werts (Mangelseite) liegt, haben die Änderungen der Zerstäubungsmediummenge und des Ausgangssignals immer unterschiedliche Vorzeichen. Deshalb ist es möglich, aufgrund der Vorzeichen der Änderungen zu beurteilen, auf welcher Seite des optimalen Wertes die aktuelle Zerstäubungsmediummenge liegt. Durch Wiederholen dieser Beurteilung kann die optimale Zerstäubungsmediummenge (Δ V→0) erhalten werden.Furthermore, it is possible to control the amount of atomizing medium obtained in accordance with the output signal of a temperature detector which is provided in a smoke duct for the exhaust gas. In a furnace, such as the aluminum melting furnace already mentioned, in which the temperature distribution in the furnace plays a minor role and the combustion gas has a relatively short residence time in the furnace, the amount of atomizing medium is controlled in such a way that the exhaust gas temperature is kept at the lowest level in order to achieve a maximum To maintain heat transfer in the furnace. The control can be carried out by hand, but it is advantageous to carry out a more precise control using the hill-climbing method. FIG. 10 is the control of the Zerstäubungsmediummenge explained by means of Steigungsmedhode, wherein on the abscissa the related Zerstäubungsmediummenge is applied; Excess or deficiency quantities are plotted on the right or left side of the optimal value. The output signal of the temperature detector is plotted on the ordinate. As shown in FIG. 10, by varying the amount of atomizing medium by Δ A, the output signal is changed by Δ V. For example, if the atomizing medium amount is on the right side of the optimum value (excess side) in FIG. 10, a change in the atomizing medium amount by + Δ A leads to a change + Δ V of the output signal, and a change by - Δ A leads to a change of - Δ V ; the corresponding changes have the same positive or negative signs. On the other hand, if the atomizing medium amount is on the left side of the optimum value (deficient side) in FIG. 10, the changes in the atomizing medium amount and the output signal always have different signs. It is therefore possible to judge on the side of the optimum value on which side the current atomizing medium quantity is based on the signs of the changes. By repeating this assessment, the optimal amount of atomizing medium ( Δ V → 0) can be obtained.

Bei einer Verbrennung, die darauf gerichtet ist, die Aufheizcharakteristik eines Werkstückes zu verbessern und die Erzeugung von Ruß der verbleibenden Kohlenstoffverbindungen durch Verringerung der bezogene Zerstäubungsmediummenge zu beschleunigen, werden unverbrannte oder brennbare Substanzen mit dem Abgas ausgestoßen. In einem solchen Fall ist es empfehlenswert, einen Rauchkonzentrationsdetektor oder einen Kohlenmonoxyd (CO)-Detektor in der Rauchführung des Abgases vorzusehen, wobei die bezogene Zerstäubungsmediummenge derart gesteuert wird, daß das Ausgangssignal dieses Detektors in einen geeigneten, vorher festgelegten Bereich fällt. Beispielsweise erhält man in dem Fall, daß der Detektor in einer Rauchführung am Auslaß eines Glühofens mit Zweiwegfeuerung oder eines Heizofens angeordnet ist, eine extrem hohe Wärmeübertragungsausbeute bei Vermeidung von Abgasproblemen, in dem die Zerstäubungsmediummenge derart gesteuert wird, daß die CO-Konzentration und die Rauchkonzentration (Bacharach-Rauchnummer) in den Bereich von 100 bis 400 ppm bzw. in den Bereich von ungefähr 3 bis 5 fällt. With a combustion aimed at that To improve the heating characteristics of a workpiece and the generation of soot from the remaining carbon compounds accelerate by reducing the amount of atomizing medium obtained, become unburned or flammable substances are expelled with the exhaust gas. In such a case, it is recommended to use one Smoke concentration detector or a carbon monoxide (CO) detector in the smoke duct of the exhaust gas to be provided, the amount of atomizing medium obtained being controlled in this way is that the output signal of this detector into a suitable, predetermined range falls. For example is obtained in the event that the detector in a smoke duct at the outlet of an annealing furnace arranged with two-way firing or a heater is an extremely high heat transfer yield while avoiding Exhaust gas problems by controlling the amount of atomizing medium in such a way that the CO concentration and the smoke concentration (Bacharach smoke number) in the range of 100 to 400 ppm or in the range falls from about 3 to 5.

Example 4

Heiße Gußstücke wurden in einem Tiefofen mit oberer Einwegfeuerung unter Verwendung der in Fig. 8 gezeigten Steuerschaltung unter den folgenden Bedingungen geheizt und gekühlt:
Maximale Verbrennungsrate: 680 l/h,
Ölbrenner: "interne Luftzerstäubung",
Brennstoff: C-Schweröl,
Luftverhältnis: 1,05Hot castings were heated and cooled in an upper one-way furnace using the control circuit shown in Fig. 8 under the following conditions:
Maximum combustion rate: 680 l / h,
Oil burner: "internal air atomization",
Fuel: C heavy oil,
Air ratio: 1.05

Die Fig. 11 (I) bis 11 (III) zeigen die zeitlichen Änderungen der bezogenen Zerstäubungsmediummenge (Nm³/l), des Brennstoffdurchflusses (l/h) und der Ofentemperatur (°C) bei Erwärmung von Gußstücken unter den obigen Bedingungen. Die Kurven (a) in den Fig. 11 (I) und 11(II) wurden bei Versuchen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt, während die Kurven (b) bei Vergleichsversuchen mit einem Verfahren ohne die erfindungsgemäße Steuerung erzielt wurden. Die Kurven (a-1) und (a-2) in Fig. 11 (III) stellen die Ofentemperaturen auf der Seite des Brenners und auf der vom Brenner abgewandten Seite während der Versuche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dar, während die Kurven (b-1) und (b-2) die entsprechenden Ofentemperaturen während der Vergleichsversuche darstellen. Wie in Fig. 11 (I) gezeigt ist, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren während der Heizdauer die Zerstäubungsmediummenge (Luftzerstäubung) auf einem konstanten Niveau von etwa 0,5 Nm³/l gehalten und während der Glühzeit auf ein oberhalb von 0,5 Nm³/l liegendes Niveau erhöht. In bezug auf den Brennstoffdurchfluß (Fig. 11 (II)) wird beobachtet, daß der Verringerungsbeginn früher einsetzt und somit der Brennstoffverbrauch, verglichen mit der Verbrennung bei den Vergleichsversuchen, verringert ist. The Fig. 11 (I) through 11 (III) show the temporal changes of the related Zerstäubungsmediummenge (Nm³ / l), the fuel flow rate (l / h) and the furnace temperature (° C) when heating of castings under the above conditions. The curves ( a ) in FIGS. 11 (I) and 11 (II) were obtained in tests with the method according to the invention, while the curves ( b ) were obtained in comparison tests with a method without the control according to the invention. Curves ( a - 1 ) and ( a - 2 ) in Fig. 11 (III) represent the furnace temperatures on the side of the burner and on the side facing away from the burner during the tests according to the method of the invention, while the curves ( b - 1 ) and ( b - 2 ) represent the corresponding oven temperatures during the comparison tests. As shown in Fig. 11 (I), in the method of the present invention, the amount of atomizing medium (air atomization) is kept at a constant level of about 0.5 Nm³ / l during the heating period and above 0.5 Nm³ / l during the annealing time. l lying level increased. With respect to the fuel flow ( Fig. 11 (II)), it is observed that the start of the decrease starts earlier, and thus the fuel consumption is reduced compared to the combustion in the comparative experiments.

Aus den in Fig. 11 (III) dargestellten Ofentemperaturen erkennt man, daß der Unterschied zwischen den Ofentemperaturen auf der Seite des Brenners und auf der vom Brenner entfernten Seite bei den Versuchen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ungefähr doppelt so groß wie bei den Vergleichsversuchen ist. Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, daß die Temperatur des Glühofens, um ein "Überglühen" und ein "Verwässern" zu vermeiden, auf der Basis der höheren der beiden Meßwerte gesteuert wird, so daß auf das Ansteigen der Zerstäubungsmediummenge hin die Strahlung der Flamme in dem oberen Raum des Ofens verringert und die Verbrennungstemperatur auf der von dem Brenner entfernten Seite erhöht wird, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Als Ergebnis hiervon zirkuliert das heiße Verbrennungsgas durch die Bodenabschnitte der Werkstücke, die sonst eher ungenügend geheizt werden, und erhöht die Temperatur der Bodenabschnitte auf ein vorher festgelegtes Niveau innerhalb einer kürzeren Glühzeit und erlaubt eine frühere Entnahme der Werkstücke aus dem Ofen. Aufgrund dieser verbesserten Wärmeausbeute wird der Brennstoffverbrauch während der Hauptverbrennung um etwa 8 bis 12% oder mehr, bezogen auf den ursprünglichen Einsatz, verringert, und die Werkstücke werden unabhängig von dem größeren Unterschied in der Ofentemperatur gemäß der Erfindung gleichmäßiger erwärmt. Dies ist aus den in Fig. 12 gezeigten Temperaturkurven ersichtlich, die die Werkstück-Temperaturen zeigen, wie sie mit in die entsprechenden Werkstücke eingebetteten Thermoelementen gemessen worden sind. In Fig. 12 stellen die Kurven (a-h) und (a-l) die maximalen und die minimalen Temperaturen bei den Versuchen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dar, während die Kurven (b-h) und (b-l) die maximalen und die minimalen Temperaturen bei den Vergleichsversuchen darstellen. Die Kurven a und b stellen den Brennstoffdurchfluß bei den Versuchen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. bei den Vergleichsversuchen dar. Wie deutlich ersichtlich ist, ist die Differenz zwischen der maximalen und der minimalen Temperatur des Werkstücks bei den Versuchen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgrund des gleichförmigen Heizens kleiner. Daß die lokale Temperatur des geheizten Werkstücks nicht der lokalen Temperatur des Ofens entspricht, ergibt sich daraus, daß die Ofentemperatur lediglich die lokale Temperatur an derjenigen Stelle ist, an der das Thermoelement angeordnet ist.From the furnace temperatures shown in Fig. 11 (III) it can be seen that the difference between the furnace temperatures on the side of the burner and on the side remote from the burner is approximately twice as large in the tests with the method according to the invention as in the comparison tests. This is attributable to the fact that the temperature of the annealing furnace, in order to avoid "overheating" and "watering down", is controlled on the basis of the higher of the two measured values, so that the radiation of the flame in the the upper space of the furnace is reduced and the combustion temperature on the side remote from the burner is increased, as shown in FIG. 3. As a result, the hot combustion gas circulates through the bottom portions of the workpieces, which are otherwise insufficiently heated, and raises the temperature of the bottom portions to a predetermined level within a shorter annealing time and allows the workpieces to be removed from the furnace earlier. Because of this improved heat yield, fuel consumption during main combustion is reduced by about 8 to 12% or more, based on the original use, and the workpieces are heated more uniformly regardless of the greater difference in furnace temperature according to the invention. This can be seen from the temperature curves shown in FIG. 12, which show the workpiece temperatures as measured with thermocouples embedded in the corresponding workpieces. In FIG. 12, curves ( ah ) and ( a1 ) represent the maximum and minimum temperatures in the tests with the method according to the invention, while curves ( bh ) and ( bl ) represent the maximum and minimum temperatures in the comparison tests. Curves a and b represent the fuel flow in the tests with the method according to the invention or in the comparison tests. As can clearly be seen, the difference between the maximum and the minimum temperature of the workpiece in the tests with the method according to the invention is due to the uniform heating smaller. The fact that the local temperature of the heated workpiece does not correspond to the local temperature of the furnace results from the fact that the furnace temperature is only the local temperature at the point at which the thermocouple is arranged.

example 1

Eine Verbrennung in einem Tiefofen mit oberer Zweiwegfeuerung wurde mittels Dampfzerstäubung unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:
Maximale Verbrennungsrate: 650 l/h
Ölbrenner: "Dampfzerstäubung mit interner Mischung"
Brennstoff: "Minas"-Schweröl
Luftverhältnis: Sauerstoff (O₂) von ungefähr 1% (automatische O₂-Steuerung)Incineration in an upper two-way furnace was carried out by means of steam atomization under the following conditions:
Maximum combustion rate: 650 l / h
Oil burner: "steam atomization with internal mixture"
Fuel: "Minas" heavy oil
Air ratio: oxygen (O₂) of approximately 1% (automatic O₂ control)

Die bezogene Zerstäubungsmediummenge wurde auf der Grundlage des Rauchs oder der CO-Konzentration im Abgas gesteuert. Die Rauchkonzentration wurde mittels eines Detektors, der in einem Auslaß des Ofens angeordnet war, gemessen und auf eine Rauchkonzentration (Bacharach-Zahl) von 3 bis 5 gesteuert. Die Rauchkonzentration ist in Fig. 13 (I) gezeigt, wobei die Kurve (a) eine graphische Darstellung bei Steuerung der bezogenen Zerstäubungsmediummenge, mit der die Rauchkonzentration im Bereich von 3 bis 5 gehalten wird, und die Kurve (b) eine Darstellung bei den Vergleichsversuchen ist. Gemäß Fig. 13 (II) wurde die Zerstäubungsmediummenge so gesteuert, daß die CO-Konzentration im Bereich von 100 bis 400 ppm lag.The amount of atomizing medium obtained was controlled based on the smoke or the CO concentration in the exhaust gas. The smoke concentration was measured by means of a detector, which was arranged in an outlet of the furnace, and controlled to a smoke concentration (Bacharach number) of 3 to 5. The smoke concentration is shown in Fig. 13 (I), where curve ( a ) is a graphical display when controlling the amount of atomizing medium obtained, with which the smoke concentration is kept in the range of 3 to 5, and curve ( b ) is a graphical representation of the Comparative attempts. According to Fig. 13 (II) the Zerstäubungsmediummenge was controlled so that the CO concentration was in the range of 100 to 400 ppm.

Der Abfall des Brennstoffdurchflusses bei den Versuchen mit einer Steuerung der Zerstäubungsmediummenge war bei den Versuchen für die Rauch- und die CO-Konzentration jeweils gleich. Der Verlauf des Brennstoffdurchflusses über die Zeit ist in Fig. 13 (III) gezeigt. Hieraus ist ersichtlich, daß der Abfall bei den Versuchen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren (Kurve (a)) früher stattfindet als bei den Vergleichsversuchen (Kurve (b)), wodurch der Brennstoffverbrauch um etwa 7 bis 10% oder mehr in bezug auf den ursprünglichen Brennstoffeinsatz verringert werden kann.The drop in the fuel flow in the tests with a control of the atomizing medium quantity was the same for the tests for the smoke and the CO concentration. The course of the fuel flow over time is shown in Fig. 13 (III). It can be seen from this that the drop in the tests with the method according to the invention (curve ( a )) takes place earlier than in the comparison tests (curve ( b )), which means that the fuel consumption is about 7 to 10% or more in relation to the original fuel input can be reduced.

Example 2

Eine Verbrennung für einen Schmelzvorgang in einem Aluminiumschmelzofen wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt. Im Gegensatz zu der Glühzeit in einem Tiefofen ist die Temperaturverteilung in einem Aluminiumschmelzofen unerheblich, so daß es genügt, die bezogene Zerstäubungsmediummenge derart zu steuern, daß sich eine maximale Strahlung der Flamme innerhalb des Ofens ergibt. Die Fig. 14 (I) und 14 (II) zeigen die Beziehung zwischen der bezogenen Zerstäubungsmediummenge (Nm³/l) und der Abgastemperatur (°C) bzw. die Beziehung zwischen der bezogenen Zerstäubungsmediummenge (Nm³/l) und der Intensität der Strahlung der Flamme (kcal/m²h) (gemessen an der Stelle L/Lo = 0,36, hierbei ist Lo die Gesamtlänge des Ofens und L der Abstand des Meßpunktes von der Endfläche des Brennersteins) während des Betriebs mit einem Brennstoffdurchfluß von 300 l/h. Bei diesem Verbrennungstest wurde ein Temperaturdetektor (ein Thermoelement) in dem Abgasaustritt am Ausgang des Ofens angeordnet, und die Zerstäubungsmediummenge wurde von Hand derart gesteuert, daß das Ausgangssignal des Detektors minimal war, wobei eine Rauchkonzentration von 5, ausgedrückt als Bacharach-Rauchzahl, erlaubt war.Combustion for melting in an aluminum melting furnace was carried out under the following conditions. In contrast to the annealing time in a deep furnace, the temperature distribution in an aluminum melting furnace is irrelevant, so that it is sufficient to control the quantity of atomizing medium obtained in such a way that maximum flame radiation results within the furnace. The Fig. 14 (I) and 14 (II) show the relationship between the related Zerstäubungsmediummenge (Nm³ / l) and the exhaust gas temperature (° C) and the relationship between the related Zerstäubungsmediummenge (Nm³ / l) and the intensity of the radiation of the Flame (kcal / m²h) (measured at the point L / Lo = 0.36, where Lo is the total length of the furnace and L is the distance from the measuring point to the end face of the burner quarl) during operation with a fuel flow of 300 l / h. In this combustion test, a temperature detector (a thermocouple) was placed in the exhaust outlet at the exit of the furnace and the amount of atomizing medium was manually controlled so that the output signal from the detector was minimal, allowing a smoke concentration of 5 expressed as Bacharach smoke number .

Durch Steuern der Zerstäubungsmediummenge während des gesamten Verbrennungsprozesses wurde der Brennstoffverbrauch um 8% oder mehr im Durchschnitt in bezug auf den ursprünglichen Brennstoffeinsatz reduziert und die Zeit bis zum Schmelzen um ein beträchtliches Ausmaß verkürzt.By controlling the amount of atomizing medium throughout The combustion process was fuel consumption by 8% or more on average reduced to the original fuel input and the time until shortened by a considerable amount for melting.

Example 3

Stahlgußstücke (heiße Gußstücke) wurden einer Glühbehandlung in einem Tiefofen mit oberer Zweiwegfeuerung unter den folgenden Bedingungen unterzogen.
Maximale Verbrennungsrate: 7000 l/h
Ölbrenner: "Luftzerstäubung mit interner Mischung"
Brennstoff: C-Grad Schweröl
Luftverhältnis 1,2Steel castings (hot castings) were subjected to an annealing treatment in a two-way upper furnace under the following conditions.
Maximum combustion rate: 7000 l / h
Oil burner: "Air atomization with internal mixture"
Fuel: C grade heavy oil
Air ratio 1.2

Die bezogene Zerstäubungsmediummenge (Luftzerstäubung) wurde während des Verbrennungsprozesses gemäß Fig. 15 (I) gesteuert. In Fig. 15 (I) entspricht die Kurve (a) den Vergleichsversuchen, und die Kurve (b) den Versuchen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Zerstäubungsmediummenge wurde mittels eines Zerstäubungsdruck- Regulierventils eingestellt und bei diesem Beispiel automatisch in Abhängigkeit von dem Brennstoffdurchfluß geregelt. Bei weiteren Vergleichsversuchen war kein Zerstäubungsdruck- Steuerventil vorgesehen, so daß die Zerstäubungsmittelmenge auf der Grundlage der Heizzeit bestimmt wird, in der die Verbrennungsrate maximal ist, ohne daß sie während der Glühzeit gesteuert wird. Deshalb wird die Zerstäubungsmediummenge um einen Faktor, der dem inversen des Abfallverhältnisses entspricht, größer als die normale Zerstäubungsmediummenge. Als Ergebnis hiervon kann die Differenz zwischen der Zerstäubungsmediummenge bei Versuchen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und den Vergleichsversuchen noch größer als in Fig. 15 (I) sein.The referenced amount of atomizing medium (air atomization) was controlled during the combustion process shown in Fig. 15 (I). In Fig. 15 (I), curve ( a ) corresponds to the comparison tests and curve ( b ) to the tests with the method according to the invention. The amount of atomizing medium was adjusted by means of an atomizing pressure regulating valve and, in this example, was automatically regulated as a function of the fuel flow. In further comparative experiments, no atomizing pressure control valve was provided, so that the amount of atomizing agent is determined based on the heating time in which the combustion rate is at a maximum without being controlled during the glow time. Therefore, the amount of atomizing medium becomes larger than the normal amount of atomizing medium by a factor corresponding to the inverse of the waste ratio. As a result of this, the difference between the amount of atomizing medium in experiments with the method according to the invention and the comparative experiments can be even greater than in FIG. 15 (I).

Die Ergebnisse des obigen Verbrennungstests sind in Fig. 15 (II) gezeigt, bei dem die Kurven (a) und (b) den Vergleichsversuchen und den Versuchen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechen. Die Punkte h und h′ und die Punkte f und f′ auf diesen Kurven zeigen den Zeitpunkt an, zu dem die Glühzeit erreicht ist, bzw. den Zeitpunkt, zu dem die geheizten Werkstücke aus dem Ofen entnommen werden (Glühung vollendet). Hieraus ist ersichtlich, daß bei den Versuchen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren (Kurve b) die Glühzeit früher erreicht und der Behandlungsvorgang in dem Ofen früher als bei den Vergleichsversuchen (Kurve a) vollendet ist. Dies hat die Wirkung, daß der Brennstoffverbrauch um ungefähr 15%, bezogen auf den ursprünglichen Brennstoffeinsatz, verringert ist.The results of the above combustion test are shown in Fig. 15 (II), in which the curves ( a ) and (b) correspond to the comparative tests and the tests with the method according to the invention. The points h and h ' and the points f and f' on these curves indicate the point in time at which the annealing time is reached and the point in time at which the heated workpieces are removed from the furnace (annealing completed). From this it can be seen that in the tests with the method according to the invention (curve b ) the annealing time is reached earlier and the treatment process in the furnace is completed earlier than in the comparison tests (curve a ). This has the effect that the fuel consumption is reduced by approximately 15%, based on the original fuel input.

Example 5

Die Verbrennung wurde in einem Tiefofen mit Einwegfeuerung bei Dampf-Zerstäubung unter den folgenden Bedingungen durchgeführt.
Maximale Verbrennungsrate: 530 l/h
Ölbrenner: "Dampf-Zerstäubung mit interner Mischung
Brennstoff: "Minas-Schweröl"
Luftverhältnis: 1,10The combustion was carried out in a one-way furnace with steam atomization under the following conditions.
Maximum combustion rate: 530 l / h
Oil burner: "Steam atomization with an internal mixture
Fuel: "Minas heavy oil"
Air ratio: 1.10

Wie in Fig. 16 gezeigt ist, wird die bezogene Zerstäubungsmediummenge (Dampf- Zerstäubung) bei Versuchen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren (Kurve (a)) während der Heizzeit im wesentlichen auf dem konstanten Niveau von ungefähr 0,4 kg/l und während der Glühzeit oberhalb von 0,4 kg/l gehalten. Im Gegensatz hierzu ist bei den Vergleichsversuchen die Zerstäubungsmediummenge auf einen Wert unter 0,4 kg/l während der Heizzeit und der Glühzeit eingestellt. Unter diesen Bedingungen wird die Abgastemperatur erhöht, wenn die Zerstäubungsmediummenge oberhalb von 0,4 kg/l gehalten wird, wie dies auch aus Fig. 3 ersichtlich ist, die die Beziehung zwischen der Zerstäubungsmediummenge und der Abgastemperatur zeigt. In diesem Beispiel ist, wie bereits in Verbindung mit dem vorhergehenden Beispiel der Luftzerstäubung erläutert, die gesamte Wärmeübertragungsausbeute im Ofen durch die erhöhte Zerstäubungsmediummenge gesenkt, aber die Zirkulation der heißen Verbrennungsgase zu den Bodenpartien der Stahlgußstücke trägt zu einer Erhöhung der Heizungsausbeute bei, wodurch die Bodenabschnitte der Stahlgußstücke beschleunigt aufgeheizt werden. Dies hat eine energiesparende Wirkung, wobei der Brennstoffverbrauch um ungefähr 5 bis 10% oder mehr, bezogen auf den ursprünglichen Brennstoffeinsatz, verringert ist. As shown in FIG. 16, the amount of atomization medium (vaporization) obtained in experiments with the method according to the invention (curve ( a )) becomes substantially at a constant level of approximately 0.4 kg / l during the heating period and during the annealing period kept above 0.4 kg / l. In contrast to this, in the comparative experiments the amount of atomizing medium is set to a value below 0.4 kg / l during the heating time and the glow time. Under these conditions, the exhaust gas temperature is raised when the atomizing medium amount is kept above 0.4 kg / l, as can also be seen from Fig. 3, which shows the relationship between the atomizing medium amount and the exhaust gas temperature. In this example, as already explained in connection with the previous example of air atomization, the total heat transfer yield in the furnace is reduced by the increased amount of atomizing medium, but the circulation of the hot combustion gases to the bottom parts of the steel castings contributes to an increase in the heating yield, thereby reducing the bottom sections the steel castings are heated up faster. This has an energy saving effect, with the fuel consumption being reduced by approximately 5 to 10% or more, based on the original fuel input.

Zusätzlich zu oder unabhängig von der Steuerung der bezogenen Zerstäubungsmediummenge kann die Stellung des Spitzenendes eines Brenners derart eingestellt werden, daß eine maximale Strahlung der Flamme an einer gewünschten Stelle des Ofens auf der Grundlage einer vorher bestimmten Beziehung zwischen der Brennerstellung und der Verteilung der Strahlung der Flamme innerhalb des Ofens über den gesamten Brennstoffdurchfluß oder den Verbrennungsluftdurchfluß erhalten wird.In addition to or independently the position can be controlled by controlling the quantity of atomizing medium obtained the tip end of a burner can be adjusted that a maximum radiation of the flame at a desired location of the furnace on the basis of a predetermined relationship between burner position and the distribution of the radiation within the flame of the furnace over the entire fuel flow or the combustion air flow is obtained.

Fig. 17 zeigt ein Beispiel für eine Brennerkonstruktion in einem Horizontalofen mit einer zylindrischen feuerbeständigen Wand, die einen Innendurchmesser D von 1 m und eine Länge Lo von 4 m hat. Gemäß Fig. 17 sind ein Brenner 31, das Ende einer Brennerspitze 32, ein Luftschieber 33, ein Brennerstein 34, eine Ofenwand 35, eine Verbrennungskammer 36 und ein Düsenabschnitt 37 des Brenners 31 vorgesehen. Ein Brennstoff F (gasförmig, flüssig oder feinunterteilte Festteilchen) wird dem Brenner 31 zugeführt und nach der Zerstäubung im Falle eines flüssigen Brennstoffs, in die Verbrennungskammer 36 von dem Ende der Brennerspitze 32 eingespritzt. Andererseits wird Verbrennungsluft A dem Luftschieber 33 von einem Gebläse zugeleitet, und nach der Rektifizierung im Düsenabschnitt 37 in die Verbrennungskammer 36 eingespritzt und mit dem Brennstoff F gemischt, um diffuse Flammen zu bilden. Das Ende der Brennerspitze 32 des Brenners 31 ist normalerweise in einer Nullstellung angeordnet, es ist jedoch zur Steuerung der Verteilung der Strahlung der Flamme über einen vorgegebenen Bereich in Richtung der Verbrennungskammer 36 und von dieser weg bewegbar. In der folgenden Beschreibung wird die Verschiebung des Endes der Brennerspitze 32 in Richtung der Verbrennungskammer 36 positiv und die Verschiebung von dieser weg bzw. in Richtung des Luftschiebers 33 negativ definiert und als Verhältnis zu dem Innendurchmesser D des Verbrennungsofens dimensionlos als l/D ausgedrückt. Die entlang der Mittelachse des Brenners 31 in Fig. 17 abgestuft angeordneten Zahlen -0,2 bis +0,4 zeigen die Stellungen des Endes der Brennerspitze 32 in Einheiten von l/D an. Fig. 17 shows an example of a burner construction in a horizontal furnace with a cylindrical fire-resistant wall, which has an inner diameter D of 1 m and a length Lo of 4 m. Referring to FIG. 17, a burner 31, the end of a burner tip 32, an air slide 33, a burner tile 34, a furnace wall 35, a combustion chamber 36 and a nozzle portion 37 are provided the burner 31. A fuel F (gaseous, liquid or finely divided solid particles) is supplied to the burner 31 and, after atomization in the case of a liquid fuel, is injected into the combustion chamber 36 from the end of the burner tip 32 . On the other hand, combustion air A is supplied to the air valve 33 from a blower, and after rectification in the nozzle portion 37, it is injected into the combustion chamber 36 and mixed with the fuel F to form diffuse flames. The end of the burner tip 32 of the burner 31 is normally arranged in a zero position, but it can be moved in a direction toward and away from the combustion chamber 36 to control the distribution of the radiation of the flame over a predetermined range. In the following description, the displacement of the end of the burner tip 32 in the direction of the combustion chamber 36 is defined as positive and the displacement away from it or in the direction of the air slide 33 is defined as dimensionless as ratio to the internal diameter D of the combustion furnace as I / D. The numbers -0.2 to +0.4, which are graduated along the central axis of the burner 31 in FIG. 17, indicate the positions of the end of the burner tip 32 in units of 1 / D.

Fig. 18 erläutert die Steuerung der Verbrennung, wobei das Ende der Brennerspitze 32 entweder in der Normalstellung I oder beispielsweise durch Bewegen des Brenners 31 oder durch Ausschieben einer ausziehbar verbundenen Röhre in einer nach innen verschobene Stellung II angeordnet ist. Die strichpunktierte Linie F _I und die gestrichelte Linie F _II geben die äußeren Grenzen der Strömung des eingespritzten Brennstoffes an, wenn das Ende der Brennerspitze 32 in der Stellung I bzw. II angeordnet ist. Wenn das Ende der Brennerspitze 32 von der Stellung I zu der Stellung II verschoben wird, wird der Mischpunkt zwischen dem Brennstoff F und der Verbrennungsluft A in Richtung der Verbrennungskammer 36 verschoben, und die Hauptteile des eingespritzten Brennstoffes F und der Verbrennungsluft A werden innerhalb der Verbrennungskammer 36 gemischt, wo die Geschwindigkeit der Luftströmung relativ gering ist, so daß die Verbrennungsreaktionszone auf einen größeren Bereich auseinandergezogen ist und sich eine langsame Verbrennung mit langer Flamme und eine einheitliche Temperaturverteilung ohne örtliche Gebiete hoher Temperatur ergeben. Insbesondere bei der Verbrennung mit einem in der Stellung I angeordneten Ende der Brennerspitze 32 wird der Brennstoff F gleichförmig mit der Verbrennungsluft A bereits an dem inneren Ende des Brennersteins gemischt, so daß sich heftige Verbrennungsvorgänge ereignen. Wenn andererseits das Ende der Brennerspitze 32 in Richtung der Verbrennungskammer 36 zum Einspritzen des Brennstoffs F in der Stellung II verschoben wird, ist die brennstoffreiche Spritzzone, die ursprünglich von der umgebenden "Magerzone" getrennt ist, diffus und langsam mit der letzteren vermischt, wodurch die Verbrennung in einem Bereich vollendet wird, der beträchtlich stromab vom inneren Ende des Brennersteins ist. Deshalb "dämpft" das nach Innenverschieben der Stellung des Endes der Brennerspitze 32 die Verbrennung und verlangsamt die Mischgeschwindigkeit des Brennstoffs 7 mit der Verbrennungsluft A. Als Ergebnis hiervon entsteht eine große Menge Ruß. Insbesondere bei der Verwendung eines flüssigen Brennstoffs werden die feinzerstäubten Teilchen des Öls durch die Wärme, die von den umgebenden Flammen übertragen wird, pyrolisiert und erzeugen einen koksähnlichen Ruß verbleibenden Kohlenstoffverbindungen aufgrund der Polymerisation oder der Kondensation, so daß hierdurch eine Art von Festkörperstrahlung in leuchtenden Flammen, wie bereits erklärt, entsteht. Bei einem gasförmigen Brennstoff ist der Wasserstoff/Kohlenstoff-Gehalt den Stufen der Dehydrierung, der thermischen Zersetzung, der Polymerisation, der Erzeugung von ungesättigten Bindungen und der Erzeugung von aromatischen Substanzen ausgesetzt, wodurch die Gasphase einen Ruß vom Ausfällungstyp erzeugt, so daß die Strahlung der leuchtenden Flamme erhöht wird. Fig. 18 illustrates the control of the combustion, wherein the end of the burner tip 32 is located either in the normal position I or, for example, by moving the burner 31 or by extending an extendible tube in an associated shifted inward position II. The dash-dotted line F _I and the dashed line F _II indicate the outer limits of the flow of the injected fuel when the end of the burner tip 32 is located in the positions I and II, respectively. When the end of the burner tip 32 is shifted from the I position to the II position, the mixing point between the fuel F and the combustion air A is shifted toward the combustion chamber 36 , and the main parts of the injected fuel F and the combustion air A become inside the combustion chamber 36 mixed, where the speed of the air flow is relatively low, so that the combustion reaction zone is spread over a larger area and there is a slow combustion with a long flame and a uniform temperature distribution without local areas of high temperature. Particularly in the case of combustion with one end of the burner tip 32 arranged in the position I, the fuel F is mixed uniformly with the combustion air A already at the inner end of the burner stone, so that violent combustion processes occur. On the other hand, when the end of the burner tip 32 is displaced towards the combustion chamber 36 for injecting the fuel F in position II, the fuel-rich spray zone, which is originally separated from the surrounding "lean zone", is diffuse and slowly mixed with the latter, causing the Combustion is accomplished in an area that is considerably downstream from the inner end of the burner quarl. Therefore, this "dampens" the combustion after the position of the end of the burner tip 32 is shifted inward and slows down the mixing speed of the fuel 7 with the combustion air A. As a result, a large amount of soot is generated. In particular, when using a liquid fuel, the atomized particles of the oil are pyrolyzed by the heat transferred from the surrounding flames and produce a carbon-like soot remaining carbon compounds due to the polymerization or condensation, thereby causing a kind of solid state radiation in luminous flames , as already explained, arises. In the case of a gaseous fuel, the hydrogen / carbon content is subjected to the stages of dehydrogenation, thermal decomposition, polymerization, the generation of unsaturated bonds and the production of aromatic substances, whereby the gas phase produces a precipitation-type soot, so that the radiation from the glowing flame is increased.

Damit ist es möglich, die Verteilung der Strahlung der Flamme durch Einstellen der Stellung der Brennerspitze zu steuern, wobei eine relativ glatte Verteilung mit einer Strahlung auf einem hohen Niveau in der Nachbarschaft des Brenners durch Verschieben des Brenners in negativer Richtung und eine Spitzen-Verteilung mit einem erhöhten Maximalwert an einer von dem Brenner beabstandeten Stelle durch Verschieben in positiver Richtung erreicht wird.This makes it possible to distribute the radiation the flame by adjusting the position to control the burner tip, being a relative smooth distribution with radiation at a high Level in the neighborhood of the burner by moving of the burner in the negative direction and one Peak distribution with an increased maximum value at a location spaced from the burner Moving in the positive direction is achieved.

Fig. 19 zeigt die Beziehung zwischen der Stellung der Brennerspitze und der Verteilung der Gesamtstrahlung (Strahlung der Flamme + Strahlung der Ofenwand) in der Verbrennungskammer in einem Ofen mit einer hitzebeständigen Wand, die eine Länge Lo von 4 m und einen Innendurchmesser von 1 m hat. Die Stellung der Brennerspitze in der Verbrennungskammer wird als Verhältniszahl (L/Lo) des Axialabstandes L vom inneren Ende des Brennersteinss zu der Ofenlänge Lo auf der Abszisse angegeben. Die Kurven (I), (II) und (III) in Fig. 19 zeigen die Axialverteilung der Gesamtstrahlung bei einem Verbrennungsvorgang unter den folgenden Bedingungen, wenn die Brennerspitze in den Stellungen (l/D) 0,2, ±0 bzw. +0,2 angeordnet ist.
Brennstoff: C-Grad Schweröl
Brenner: "Luftzerstäubung mit interner Mischung"
Brennerspitze: gerade mit einer Brennstoff-Einspritzöffnung parallel zu der Achse des Brenners (vergleiche Fig. 20 (I))
Verbrennungsrate: 40 × 10⁴ kcal/h
Luftverhältnis: 1,15
Verbrennungslufttemperatur: 320° C
Ofentemperatur: 1300° C Fig. 19 shows the relationship between the position of the burner tip and the distribution of the total radiation (flame radiation + radiation from the furnace wall) in the combustion chamber in a furnace having a heat-resistant wall which has a length Lo of 4 m and an inner diameter of 1 m . The position of the burner tip in the combustion chamber is given as the ratio ( L / Lo ) of the axial distance L from the inner end of the burner block to the furnace length Lo on the abscissa. The curves (I), (II) and (III) in Fig. 19 show the axial distribution of the total radiation during a combustion process under the following conditions when the burner tip in the positions ( l / D ) 0.2, ± 0 and + respectively 0.2 is arranged.
Fuel: C grade heavy oil
Brenner: "Air atomization with internal mixture"
Burner tip: straight with a fuel injection opening parallel to the axis of the burner (see Fig. 20 (I))
Burn rate: 40 × 10⁴ kcal / h
Air ratio: 1.15
Combustion air temperature: 320 ° C
Oven temperature: 1300 ° C

Wie aus Fig. 19 ersichtlich ist, ist die Verteilung der Gesamtstrahlung bei der Kurve (I) relativ eben und weist einen niedrigeren Spitzenwert verglichen mit dem Spitzenwert der Kurve (II) für die Normalstellung (l/D = 0) auf. Wenn das Ende der Brennerspitze in Richtung der Verbrennungskammer verschoben wird, erhöhen sich der Spitzenwert und die Amplitude der Strahlung und die Lage des Spitzenwertes wird nach hinten (in Richtung auf das hintere Ofenende zu) verschoben, wie dies die Kurve (III) zeigt. Deshalb wird beispielsweise in einem Fall, in dem Werkstücke, zum Beispiel Stahlgußstücke, in dem Ofen an einer Stelle L/Lo zwischen 0,2 und 0,6 angeordnet werden, die Brennerspitze auf eine Stellung von -0,2 eingestellt, um eine Verteilung der Gesamtstrahlung zu erzeugen, die der Kurve (I) ähnlich ist. Wenn die Werkstücke an einer Stelle L/Lo zwischen 0,5 und 1,5 angeordnet sind, wird die Brennerspitze an einer Stelle l/D von etwa +0,2 angeordnet, um eine Verteilung der Strahlung ähnlich wie bei Kurve (III) zu erzeugen, die für das gleichförmige Heizen der Werkstücke mit einer höheren Heizausbeute geeignet ist.As can be seen from FIG. 19, the distribution of the total radiation for curve (I) is relatively flat and has a lower peak value compared to the peak value of curve (II) for the normal position ( I / D = 0). If the end of the burner tip is shifted towards the combustion chamber, the peak value and the amplitude of the radiation increase and the position of the peak value is shifted backwards (towards the rear end of the furnace), as shown by curve (III). Therefore, for example, in a case where workpieces such as steel castings are placed in the furnace at a position L / Lo between 0.2 and 0.6, the torch tip is set to a position of -0.2 for distribution to generate the total radiation which is similar to curve (I). If the workpieces are arranged at a point L / Lo between 0.5 and 1.5, the torch tip is arranged at a point l / D of approximately +0.2 in order to distribute the radiation similarly to curve (III) generate that is suitable for the uniform heating of the workpieces with a higher heating yield.

Fig. 21 zeigt die Beziehung zwischen der Stellung der Brennerspitze und der Axialverteilung der Gesamtstrahlung bei einem Heiz- und Schmelzvorgang in einem Aluminiumschmelzofen. Die Axiallagen innerhalb des Schmelzofens werden als Verhältnis L/Lo des Abstandes L vom inneren Ende des Brennersteins zu der gesamten Innenlänge Lo angegeben. Der Schmelzofen ist ein Stationär-Schmelzofen mit rechteckiger Form, wie er in Fig. 22 gezeigt ist, und hat eine gesamte Innenlänge Lo von 7,5 m und eine Breite von 3,6 m. In Fig. 22 sind Brenner B, eine Rauchführung P und Strahlungsmeßgeräte R-1, R-2 und R-3 dargestellt. In Fig. 21 sind die Kurven für einen Brennstoffdurchfluß (Schweröl) von 300 l/h gezeigt. Die Kurve (I) entspricht einer Stellung der Brennerspitze von 0, die Kurve (II) von +0,013, die Kurve (III) von +0,026 und die Kurve (IV) von +0,039, jeweils ausgedrückt in l/D. Wie aus der Fig. 21 ersichtlich ist, wird bei Verschiebung der Brennerspitze in Richtung der Verbrennungskammer die Gesamtstrahlung an vom Brenner entfernten Stellen höher. Bei dieser Schmelzofenart wird die Wärmeübertragung im Ofen und damit der Energiespareffekt mit dem Anwachsen des über die Längsrichtung des Ofens summierten Wertes der Gesamtstrahlung größer. Deshalb können bei diesem als Beispiel angeführten Schmelzofen optimale Verbrennungsbedingungen dadurch erhalten werden, daß das Ende der Brennerspitze in der Stellung l/D = +0,026 angeordnet wird. Es ist nicht vorteilhaft, das Ende der Brennerspitze in die Stellung l/D = +0,039 zu verschieben, da die Verteilung der Gesamtstrahlung dann einen Schwerpunkt auf der Seite des hinteren Endes des Ofens erhält und das Verbrennungsgas durch die Rauchführung ausgestoßen wird, ohne daß eine ausreichende Wärmeübertragung bewirkt wird. Damit kann in diesem speziellen Fall die maximale Wärmeausbeute dadurch erhalten werden, daß die Stellung der Brennerspitze auf der Grundlage der Anzeige eines Strahlungsmessers eingestellt wird, der an einer Stelle L/Lo von ungefähr 0,36 (d. h. einem Abstand von etwa 2,7 m von der inneren Endfläche des Brennersteins) angeordnet ist. Durch diese Steuerung wird es möglich, den Brennstoffverbrauch um ungefähr 5% oder mehr, bezogen auf den ursprünglichen Brennstoffeinsatz, zu verringern. Fig. 21 shows the relationship between the position of the burner tip and the axial distribution of the total radiation in a heating and melting process in an aluminum melting furnace. The axial positions within the melting furnace are given as the ratio L / Lo of the distance L from the inner end of the burner stone to the total inner length Lo . The melting furnace is a stationary melting furnace with a rectangular shape, as shown in FIG. 22, and has a total inside length Lo of 7.5 m and a width of 3.6 m. In Fig. 22 are Brenner B, a flue passage P and radiometer R - 1 R - illustrated 3 - 2 and R. In Fig. 21 are shown the h curves for a flow of fuel (heavy oil) of 300 l /. Curve (I) corresponds to a burner tip position of 0, curve (II) of +0.013, curve (III) of +0.026 and curve (IV) of +0.039, each expressed in l / D. As can be seen from FIG. 21, when the burner tip is displaced in the direction of the combustion chamber, the total radiation becomes higher at points distant from the burner. In this type of melting furnace, the heat transfer in the furnace and thus the energy saving effect increases with the increase in the total radiation value totaled over the longitudinal direction of the furnace. Therefore, in this melting furnace given as an example, optimum combustion conditions can be obtained by placing the end of the burner tip in the position I / D = +0.026. It is not advantageous to move the end of the burner tip to the position l / D = +0.039, since the distribution of the total radiation then has a center of gravity on the rear end side of the furnace and the combustion gas is expelled through the smoke duct without one sufficient heat transfer is effected. Thus, in this particular case, the maximum heat yield can be obtained by adjusting the position of the burner tip based on the display of a radiation meter that is located at a location L / Lo of approximately 0.36 (ie a distance of approximately 2.7 m from the inner end face of the burner stone). This control makes it possible to reduce fuel consumption by approximately 5% or more based on the original fuel consumption.

Fig. 23 zeigt den Einfluß der Stellung der Brennerspitze auf die Gesamtstrahlung an einem exemplarischen Ort (L/Lo ungefähr 0,8) während des Verbrennungstests gemäß Fig. 19, ausgedrückt in Prozent bezogen auf die Gesamtstrahlung bei normaler Brennerstellung (l/D = 0). Die Kurve (i) in dieser Figur ist mit einem geraden Brenner (vergleiche Fig. 20 (I)) und die Kurve (ii) mit einem Brenner vom Konustyp erzielt worden, der ein Einspritzloch hat, das einen bestimmten Konuswinkel mit der Brennerachse bildet (vergleiche Fig. 20 (II)). In jedem Fall steigen die Gesamtstrahlung und die Wärmeausbeute an der Stelle L/Lo = 0,8 an, wenn das Ende der Brennerspitze in positiver Richtung (in Richtung der Verbrennungskammer) verschoben wird. Im Gegensatz hierzu nimmt die Gesamtstrahlung ab, wenn das Ende der Brennerspitze in negativer Richtung (in Richtung des Luftschiebers) verschoben wird. Ferner hat eine gerade Brennerspitze eine größere Auswirkung auf die Strahlung der Flamme und ist in der Lage, die Gesamtstrahlung stärker zu erhöhen. Dies rührt daher, daß eine gerade Brennerspitze besser für langsame Verbrennung geeignet ist, bei der die Strahlung der leuchtenden Flamme um ein beträchtliches Ausmaß erhöht ist. FIG. 23 shows the influence of the position of the burner tip on the total radiation at an exemplary location ( L / Lo approximately 0.8) during the combustion test according to FIG. 19, expressed in percent based on the total radiation with normal burner position ( l / D = 0 ). Curve (i) in this figure has been obtained with a straight burner (see Fig. 20 (I)) and curve (ii) with a cone-type burner which has an injection hole that forms a certain cone angle with the burner axis ( see Fig. 20 (II)). In any case, the total radiation and the heat yield increase at the point L / Lo = 0.8 when the end of the burner tip is shifted in the positive direction (in the direction of the combustion chamber). In contrast to this, the total radiation decreases when the end of the burner tip is moved in the negative direction (in the direction of the air slide). Furthermore, a straight burner tip has a greater effect on the radiation from the flame and is able to increase the total radiation more. This is because a straight burner tip is more suitable for slow combustion, in which the radiation of the glowing flame is increased by a considerable amount.

Beim Betrieb treten normalerweise Änderungen des Durchflusses des Brennstoffs und der Verbrennungsluft aufgrund der Steuerung der Ofentemperatur oder aus anderen Gründen auf. Hierdurch werden ferner Änderungen in der Verteilung der Strahlung der Flamme in dem Ofen bewirkt. Fig. 24 zeigt die Verteilung der Gesamtstrahlung bei verschiedenen Verbrennungsraten und Stellungen der Brennerspitze. Die Kurve (i) in Fig. 24 ist bei einer Verbrennungsrate von 40 × 40⁴ kcal/h und einer Stellung der Brennerspitze von l/D = 0 ermittelt worden, entsprechend ist die Kurve (ii) bei 20 × 10⁴ kcal/h und bei l/D = 0, und die Kurve (iii) bei 20 × 10⁰ kcal/h und bei l/D = +0,2 ermittelt worden. Durch einen Vergleich der Kurven (i) und (ii) erkennt man, daß die Gesamtstrahlung durch Verringerung der Verbrennungsrate erniedrigt wird und die Lage des Strahlungsspitzenpunktes in Richtung des Brenners aufgrund der verkürzten Flammenlänge verschoben wird. In einem solchen Fall kann jedoch der Strahlungsspitzenpunkt an eine gewünschte Stelle durch Verschieben der Brennerspitze in Richtung der Verbrennungskammer verschoben werden. Dies erkennt man aus einem Vergleich der Kurven (ii) und (iii). Somit können optimale Heizbedingungen dadurch beibehalten werden, daß die Stellung der Brennerspitze so eingestellt wird, daß den Änderungen der Verbrennungsrate entgegengewirkt wird. Beispielsweise in einem Tiefofen mit einem Abfallverhältnis von etwa 0,2 wird eine Strahlungsverteilung mit guter Heizwirkung während der Heizzeit bei voller Verbrennung erhalten, die Lage des Strahlungsspitzenpunktes wird jedoch aufgrund des Abfalles in der Glühzeit in Richtung des Brenners verschoben. Hierdurch ergeben sich aufgrund des nichteinheitlichen Heizvorgangs Probleme, die auch das ungenügende Heizen der entfernt von dem Brenner angeordneten Werkstücke einschließen. Dieses Problem kann durch einfaches Verschieben der Brennerspitze in Richtung der Verbrennungskammer vermieden werden, so daß das Maximum der Strahlung wieder zu der ursprünglichen inneren Stellung verschoben wird, die eine gute Heizausbeute gewährleistet.During operation, changes in the flow of fuel and combustion air typically occur due to control of the furnace temperature or for other reasons. This also causes changes in the distribution of the radiation from the flame in the furnace. Fig. 24 shows the distribution of the total radiation at different burning rates and positions of the burner tip. The curve (i) in FIG. 24 has been determined at a combustion rate of 40 × 40⁴ kcal / h and a position of the burner tip of l / D = 0, the curve ( ii ) is accordingly at 20 × 10⁴ kcal / h and at l / D = 0, and curve (iii) at 20 × 10⁰ kcal / h and at l / D = +0.2. By comparing the curves ( i ) and ( ii ) it can be seen that the total radiation is reduced by reducing the combustion rate and the position of the radiation peak point is shifted in the direction of the burner due to the shortened flame length. In such a case, however, the radiation peak point can be shifted to a desired location by moving the burner tip in the direction of the combustion chamber. This can be seen from a comparison of curves (ii) and (iii ). Thus, optimal heating conditions can be maintained by adjusting the position of the burner tip to counter the changes in the burn rate. For example, in a deep furnace with a drop ratio of about 0.2, a radiation distribution with good heating effect is obtained during the heating time with full combustion, but the position of the peak radiation point is shifted towards the burner due to the drop in the glow time. This results in problems due to the non-uniform heating process, which also include insufficient heating of the workpieces located away from the burner. This problem can be avoided by simply moving the burner tip in the direction of the combustion chamber, so that the maximum of the radiation is shifted back to the original inner position, which ensures a good heating yield.

Bei einer praktischen Anwendung wird die Stellung der Brennerspitze, ausgedrückt in l/D oder in l/Lo, derart eingestellt, daß das Maximum der Gesamtstrahlung bzw. des Strahlungsspitzenpunkts an einer gewünschten Stelle des Ofens lokalisiert ist. Zu diesem Zweck kann ein Strahlungsmeßgerät an der Stelle angeordnet werden, an der auch das Maximum der Gesamtstrahlung gewünscht ist. Die Lage der Brennerspitze wird auf der Grundlage der Signale des Strahlungsmeßgerätes eingestellt. Alternativ kann die Stellung der Brennerspitze auf der Grundlage der Verknüpfung zwischen der Brennerstellung und der Verteilung der Gesamtstrahlung über den gesamten Brennstoffdurchfluß oder den Verbrennungsluftdurchfluß gesteuert werden, wobei die Brennerstellung in Abhängigkeit von den Signalen verschoben werden, die Änderugnen in dem Brennstoff- oder dem Verbrennungsluftdurchfluß anzeigen. Um beispielsweise eine höhere Heizausbeute in einem Schmiedeofen zu erhalten, wie er in den Fig. 25 (I) und 25 (II) gezeigt ist, bei dem Änderungen in der Form, den Abmessungen und der Lage eines Heizgut-Streifens M (Stahlstreifen) auftreten können, ist es notwendig, das Maximum der Gesamtstrahlung im wesentlichen im Mittelpunkt des Heizgut-Streifens M zu lokalisieren. Beispielsweise wird die Brennerstellung auf der Grundlage der Signale eines Strahlungsmeßgerätes, das in dem in Fig. 25 (I) gezeigten Fall in einer Mittelstellung R₁ angeordnet ist, und eines Strahlungsmeßgerätes eingestellt, das in dem in Fig. 25 (II) gezeigten Fall an einer Stelle R₂ nahe einem Brenner B angeordnet ist. Ist der Heizgut-Streifen M auf der von dem Brenner B entfernten Seite angeordnet, wird die Steuerung auf der Grundlage der Signale von einem Strahlungsmeßgerät durchgeführt, das an der Stelle R₃ angeordnet ist. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, die Stellung der Brennerspitze automatisch einzustellen, wobei die Signale von dem Strahlungsmeßgerät nach der Steigerungsmethode verarbeitet werden.In a practical application, the position of the burner tip, expressed in l / D or in l / Lo , is set in such a way that the maximum of the total radiation or the radiation peak point is located at a desired location on the furnace. For this purpose, a radiation measuring device can be arranged at the point at which the maximum of the total radiation is also desired. The position of the burner tip is set on the basis of the signals from the radiation measuring device. Alternatively, the position of the burner tip can be controlled based on the link between the burner position and the distribution of total radiation over the entire fuel flow or combustion air flow, the burner position being shifted in response to the signals indicative of changes in the fuel or combustion air flow . For example, to obtain a higher heating yield in a forging furnace, as shown in FIGS . 25 (I) and 25 (II), in which changes in the shape, the dimensions and the position of a heating material strip M (steel strip) occur , it is necessary to locate the maximum of the total radiation essentially in the center of the heating material strip M. For example, the burner position is set on the basis of the signals of a radiation measuring device which is arranged in a central position R 1 in the case shown in FIG. 25 (I) and a radiation measuring device which is switched on in the case shown in FIG. 25 (II) a point R ₂ is arranged near a burner B. If the heating material strip M is arranged on the side distant from the burner B , the control is carried out on the basis of the signals from a radiation measuring device which is arranged at the point R ₃. In this context, it is advantageous to automatically set the position of the burner tip, the signals being processed by the radiation measuring device using the increase method.

Example 6

Stahlgußstücke wurden in dem in Fig. 25 gezeigten Schmiedeofen geheizt, wobei C-Grad Öl mit einer Verbrennungsrate von 200 l/h und einem Luftverhältnis von 1,2 verbrannt wurde. Die Gußstücke wurden in dem Ofen, wie in Fig. 25 (II) gezeigt, angeordnet. Die Brennerspitze wurde auf eine Stelle eingestellt, für die das Ausgangssignal des Strahlungsmeßgerätes, das an der Stelle R₂ angeordnet war, maximal war. Die Gußstücktemperatur wurde mittels eines Thermoelements gemessen, das in ein Gußstück unmittelbar unterhalb dem Strahlungsmeßgerät R₂ eingebettet war. Die Einbettungstiefe betrug 50 mm von der Oberfläche des Gußstücks. Zum Vergleich wurde derselbe Ofen für ein Vergleichsversuch betrieben, wobei das Ende der Brennerspitze auf die Stelle l/D = 0 eingestellt war. Steel castings were heated in the forging furnace shown in Fig. 25, whereby C-grade oil was burned at a burn rate of 200 l / h and an air ratio of 1.2. The castings were placed in the oven as shown in Fig. 25 (II). The burner tip was set to a point for which the output signal of the radiation measuring device, which was arranged at the point R ₂, was maximum. The casting temperature was measured by means of a thermocouple, which was embedded in a casting immediately below the radiation measuring device R ₂. The depth of embedding was 50 mm from the surface of the casting. For comparison, the same furnace was operated for a comparison test, the end of the burner tip being set to the position l / D = 0.

Der Temperaturanstieg des Werkstücks bei den vorstehend erläuterten Versuchen ist in Fig. 26 gezeigt; die Kurve (i) entspricht dem Versuch mit verstellbarer Brennerspitze und die Kurve (ii) dem Vergleichsversuch. Wie man aus dieser Figur erkennt, wird gemäß Kurve (i) eine höhere Heizausbeute erreicht, und das Aufheizen des Gußstücks erfolgt mit einer, verglichen mit der Kurve (ii) höheren Geschwindigkeit. Ferner wird eine Reduzierung des Brennstoffverbrauchs um ungefähr 10%, bezogen auf den ursprünglichen Brennstoffeinsatz, erreicht.The temperature rise of the workpiece in the experiments explained above is shown in Fig. 26; curve (i) corresponds to the test with an adjustable burner tip and curve (ii) to the comparison test. As can be seen from this figure, a higher heating yield is achieved according to curve (i) , and the heating of the casting takes place at a higher speed compared to curve (ii) . A reduction in fuel consumption of approximately 10%, based on the original fuel input, is also achieved.

Claims

1. A method for controlling the combustion in an industrial furnace, in which liquid fuel is atomized in an atomizing device with the aid of an atomizing medium and the atomized fuel is fed together with combustion air to a burner, the combustion being controlled depending on the state in the combustion chamber, characterized that the relationship between on the one hand to the current supplied to the atomizing fuel quantity related Zerstäubungsmediummenge and on the other hand, the pressure prevailing in the combustion chamber radiant power distribution and temperature distribution is set up, that the fuel flow is measured to the atomization device and that the Zerstäubungsmediumdurchfluß is controlled on the basis of the established relationship and the measured fuel flow rate.

2. The method according to claim 1, characterized in that the combustion air flow is detected and at a predetermined Ratio of fuel flow is maintained and that the amount of atomizing medium obtained is indirect about the combustion air flow as a function of Fuel flow is controlled.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the amount of atomizing medium obtained is controlled in this way is that an exhaust gas temperature has a relative Has minimum value.

4. The method according to any one of the preceding claims, wherein an oil burner with fluid atomization is used, thereby characterized in that the atomizing medium quantity obtained smaller when using air as the atomizing medium than 0.26 Nm³ / l and when using steam as atomizing medium is less than 0.19 kg / l.

5. The method according to any one of the preceding claims, at the industrial furnace is a deep furnace with upper one-way firing is the combustion for a glow period is used, characterized in that the related Amount of atomizing medium during the glow period at Use of air as an atomizing medium greater than 0.5 Nm³ / l and when using steam as an atomizing medium is greater than 0.4 kg / l.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that to influence the radiation power distribution and the temperature distribution Position of the front end of the burner with respect to the Combustion chamber is changeable.

7. The method according to claim 6, characterized in that for the optimal arrangement of the front end of the burner a point in the combustion chamber where the radiant power maximum, a radiation measuring device should be arranged.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the quantity of atomizing medium obtained is controlled so that a smoke or CO concentration in the exhaust gas is within a predetermined range.