DE4405382C1 - Burner pipe for burners in industrial furnaces - Google Patents

Burner pipe for burners in industrial furnaces

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Abstract

The burner pipe (1) for industrial furnaces is surrounded at least partially by an additional concentric pipe (2) provided with attached external reinforcing elements (3) which are embedded in a cover sleeve (4) made of refractory material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennerrohr für Brenner in Industrieöfen, im besonderen dessen Ummantelung.The invention relates to a burner tube for burners in Industrial furnaces, especially their jackets.

Es ist bekannt, Brennerrohre mit magnesitischen Massen in einem Stück zu ummanteln. Eine solche Ummantelung hat bei Erwärmung eine andere Wärmeausdehnung als das Brennerrohr, welches aus Metall besteht. Dadurch treten beim Betrieb des Brenners, bei dem das Brennerrohr eine hohe Temperatur aufweist, Spannungen in der Ummantelungsmasse auf, die zu Rißbildungen in der magnesitischen Masse und damit zum schnellen Abbröckeln der Masse führen. Bereits bei der Inbetriebnahme des Brenners entstehen in der Ummantelung des Brennerrohres durch den plötzlichen Temperaturwechsel Risse. Die Haltbarkeit der magnesitischen Ummantelungsmasse ist dementsprechend schlecht. Das Brennerrohr muß häufig ausgewechselt werden, so daß es zu Produktionsunterbrechungen und damit zu erhöhten Kosten kommt. It is known to have burner tubes with magnesite masses in them to encase one piece. Such a casing has Heating a different thermal expansion than the burner tube, which is made of metal. This occurs when the Burner where the burner tube is high temperature exhibits stresses in the encapsulation compound that increase Cracks in the magnesite mass and thus to cause the mass to crumble quickly. Already at the Commissioning of the burner arise in the casing of the Burner tube cracked due to the sudden change in temperature. The durability of the magnesite coating mass is accordingly bad. The burner tube must often be replaced so that it is too Production interruptions and therefore at increased costs is coming.  

Auf eine Ummantelung des Brennerrohres, zum Beispiel für einen Brenner in einem Drehrohrofen zur Herstellung von Zementklinker, kann aber nicht verzichtet werden. Es ist ein thermischer Schutz des Brennerrohres ebenso erforderlich wie ein Schutz gegen mechanische Belastungen, Erosionserscheinungen von Flugstaub etc.On a casing of the burner tube, for example for a burner in a rotary kiln for the production of Cement clinker, but can not be dispensed with. It is a Thermal protection of the burner tube is just as necessary protection against mechanical loads, Signs of erosion of flying dust etc.

Aus der DE-OS 21 33 100 ist ein derartiges Brennerrohr bekannt, das mit einer feuerfesten Masse ummantelt ist. In dieser feuerfesten Masse sind stählerne Stäbe eingebettet, die zur Versteifung des Brennerrohres dienen.Such a burner tube is known from DE-OS 21 33 100 known that is coated with a refractory mass. In steel rods are embedded in this refractory mass, which serve to stiffen the burner tube.

Es besteht demzufolge die Aufgabe, ein Brennerrohr aufzuzeigen, welches eine verbesserte Haltbarkeit aufweist.There is therefore the task of a burner tube to show which has an improved durability.

Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß die Haltbarkeit der Ummantelung, soweit sie aus einem feuerfesten Werkstoff besteht, sehr viel größer ist, wenn in der Ummantelung Armierungen einliegen, durch welche die Ummantelung gehalten wird, und mit denen die Befestigung der Ummantelung um das Brennerrohr erfolgt.The invention is based on the knowledge that the Shelf life of the casing, insofar as it comes from a refractory material is much larger when in reinforcements are inserted into the casing, through which the Sheathing is held, and with which the attachment of the Jacket around the burner tube is done.

Die Befestigung der Armierungen direkt auf dem Brennerrohr ist schwierig, so daß eine weitere Erkenntnis der Erfindung darin liegt, daß die Armierungen außen auf mindestens einem weiteren Rohr befestigt sind, wobei das weitere Rohr das Brennerrohr konzentrisch umgibt.The reinforcement is attached directly to the burner tube is difficult, so further knowledge of the invention is that the reinforcements on the outside of at least one further pipe are attached, the further pipe the Surrounds the burner tube concentrically.

Es ist auch möglich, daß mehrere Rohre verwendet werden, auf denen die Armierungen befestigt sind. Das weitere Rohr oder die weiteren Rohre können das Brennerrohr auf seiner gesamten Länge umgeben oder nur einen Teilabschnitt des Brennerrohres. Dieses ist davon abhängig, welcher Bereich des Brennerrohres mit der feuerfesten Ummantelung geschützt werden soll.It is also possible that multiple pipes are used on to which the reinforcements are attached. The further pipe or the other tubes can be on the burner tube entire length or only a portion of the Burner tube. This depends on which area of the burner tube is protected with the fireproof casing shall be.

Durch das weitere Rohr und die Armierungen wird die Haltbarkeit der feuerfesten Ummantelung sehr viel größer.Through the further pipe and the reinforcements  Shelf life of the refractory jacket is much greater.

Zur Erneuerung der Ummantelung ist es lediglich erforderlich, daß das weitere Rohr mit den Armierungen ausgetauscht wird. Einen Austausch des gesamten Brennerrohres, wie bei den herkömmlichen Brennerrohren, ist nicht mehr notwendig.It is only for renewing the casing required that the further pipe with the reinforcements is exchanged. An exchange of the whole Burner tube, as with the conventional burner tubes not necessary anymore.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung sollen mehrere Rohre verwendet werden, die das Brennerrohr konzentrisch umgeben. Dabei ist es vorteilhaft, wenn diese sektionsweise, unmittelbar aufeinanderfolgend, angeordnet sind. Dabei wird das gesamte Brennerrohr oder nur ein Teilabschnitt des Rohres lückenlos von den weiteren Rohren abgedeckt. Durch die unmittelbar aufeinanderfolgende Anordnung der Rohrsegmente wird eine vollständige Schutzfunktion für das Brennerrohr in diesem Bereich möglich.According to one embodiment of the invention, several Pipes are used that are concentric to the burner tube surround. It is advantageous if these sections, are arranged in direct succession. Doing so the entire burner tube or just a section of it Pipe completely covered by the other pipes. By the immediately successive arrangement of the Pipe segments will have a full protective function for the Burner tube possible in this area.

Sind die das Brennerrohr umgebenden Rohrsegmente baugleich, lassen sie sich rationell fertigen, wodurch die Herstellungskosten gering gehalten werden.If the pipe segments surrounding the burner pipe are identical, they can be manufactured efficiently, which makes the Manufacturing costs can be kept low.

Eine Ausführungsform sieht weiterhin vor, daß die weiteren Rohre durch Nut-/Feder-Verbindungen untereinander verbunden sind. Durch diese Art der Verbindung werden die Konfektionierung erleichtert und Wärme/Kältebrücken eliminiert.One embodiment further provides that the other Pipes connected to each other by tongue and groove connections are. Through this type of connection, the Packaging facilitates and heat / cold bridges eliminated.

Es ist auch möglich, daß jeweils zwei Rohrsegmente durch einen Bajonettverschluß verbunden werden.It is also possible for two pipe segments to pass through a bayonet lock can be connected.

Die Rohrsegmente können entweder auf das Brennerrohr geschoben und dann untereinander verbunden werden, oder erst untereinander verbunden und dann auf das Brennerrohr geschoben werden. Durch die einzelnen Segmente kann die Gesamtlänge der aufeinanderfolgenden Rohre entsprechend an die Länge des Brennerrohres oder an die Länge des Teilabschnittes des zu umgebenden Brennerrohres angepaßt werden.The pipe segments can either be on the burner pipe  pushed and then connected to each other, or first interconnected and then on the burner tube be pushed. Through the individual segments, the Total length of the successive pipes accordingly the length of the burner tube or the length of the Adjusted section of the burner tube to be surrounded become.

Sieht man zwischen einzelnen Rohren Dehnfugen vor, können Wärmedehnungen der Rohre beim Betrieb des Brenners ausgeglichen werden. Die Dehnfugen können auch mit elastischen Einlagen, z. B. einer keramischen Fasermatte, ausgefüllt sein.If you provide expansion joints between individual pipes, you can Thermal expansion of the pipes when the burner is in operation be balanced. The expansion joints can also be used elastic inserts, e.g. B. a ceramic fiber mat, to be filled out.

Eine mögliche Ausführungsform sieht vor, daß das weitere Rohr, das das Brennerrohr konzentrisch umgibt, durch Punktschweißung an dem Brennerrohr befestigt ist. Werden anstelle eines einzelnen Rohres mehrere Rohre verwendet, können diese ebenfalls durch Punktschweißung befestigt werden. Die Befestigung durch Punktschweißung ist sehr einfach.One possible embodiment provides that the further Pipe that concentrically surrounds the burner pipe Spot welding is attached to the burner tube. Become used multiple tubes instead of a single tube, can also be fixed by spot welding become. The fixation by spot welding is very simple.

Für bestimmte Anwendungsfälle ist es auch möglich, für die Befestigung einen temperaturbeständigen Kleber zu verwenden.For certain applications it is also possible for Attach a temperature-resistant adhesive to use.

Desweiteren ist es möglich, außen auf dem Brennerrohr eine Leiste vorzusehen, die in eine Schiene eingreift, die auf der Innenseite des umgebenden Rohres vorgesehen ist. Auch so wird eine Führung und Justierung (Fixierung) der weiteren Rohre auf dem Brennerrohr erreicht.It is also possible to use the outside of the burner tube to provide a bar that engages a rail, which is provided on the inside of the surrounding tube. This is also a guide and adjustment (fixation) of the reached further tubes on the burner tube.

Eine gute Befestigung der feuerfesten Ummantelung wird dadurch erreicht, daß die Armierungen wendelförmig ausgebildet sind.A good attachment of the fireproof sheathing will  achieved in that the reinforcements are helical are trained.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß die Armierungen in Axialrichtung des Brennerrohres verlaufen.Another embodiment provides that the reinforcements run in the axial direction of the burner tube.

Vorteilhaft ist es, wenn die Armierungen aufgeschweißt sind. Schweißverbindungen sind einfach und gewährleisten eine hohe mechanische Belastbarkeit.It is advantageous if the reinforcements are welded on. Welded connections are simple and ensure one high mechanical resilience.

Ist das Brennerrohr von mehreren Rohren umgeben, sind die Armierungen diskrete Elemente. Bei einem einzelnen Rohr, das das Brennerrohr konzentrisch umgibt, können die Armierungen ebenfalls diskrete Elemente sein, wenn eine ausreichende Befestigung der Ummantelung gewährleistet ist.If the burner tube is surrounded by several tubes, they are Reinforcements discrete elements. With a single pipe, that surrounds the burner tube concentrically, the Reinforcements can also be discrete elements if one sufficient fastening of the casing is guaranteed.

Aufgrund der hohen Temperaturen, die beim Betrieb des Brenners erreicht werden, ist es vorteilhaft, wenn die Armierungen aus hochtemperaturbeständigem Werkstoff bestehen.Due to the high temperatures during operation of the Burner can be reached, it is advantageous if the Reinforcements made of high temperature resistant material consist.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung sollen die Armierungen, radial zur Mittenlängsachse des Brennerrohres betrachtet, sinusförmig verlaufen. Dadurch erstrecken sich die Armierungen sowohl über die Länge als auch über einen Teil der Höhe der feuerfesten Ummantelung, so daß die Ummantelung einen guten Halt an den Armierungen bekommt.According to one embodiment of the invention, the Reinforcements, radial to the central longitudinal axis of the burner tube considered, run sinusoidally. This extends the reinforcements both over the length and over one Part of the height of the refractory casing so that the Sheathing gets a good hold on the reinforcements.

Das Brennerrohr grenzt üblicherweise an ein Brennstoffzuführrohr an. Bei den meisten Brennern hat das Brennstoffzuführrohr einen größeren Durchmesser als das Brennerrohr. Daher ist es vorteilhaft, wenn an dem weiteren Rohr, das an das Brennstoffzuführrohr angrenzt, ein radial abstehender Befestigungsflansch vorgesehen ist. Dadurch erfährt das weitere Rohr, an dem die Armierungen mit dem feuerfesten Material befestigt sind, einen zusätzlichen Halt und kann leichter am Brennstoffzuführrohr befestigt werden.The burner tube usually borders on Fuel supply pipe. Most burners have that Fuel feed pipe a larger diameter than that  Burner tube. Therefore, it is advantageous if the further Pipe adjacent to the fuel supply pipe, a radial protruding mounting flange is provided. Thereby experiences the further pipe, on which the reinforcements with the refractory material are attached, an additional Hold and can be more easily attached to the fuel feed pipe become.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß die Armierungen und das weitere Rohr beziehungsweise die weiteren Rohre aus dem gleichen Werkstoff bestehen. Dadurch zeigen das Brennerrohr und die das Brennerrohr umgebenden Rohre gleiche thermische Eigenschaften. Die Befestigung der Armierungen auf dem das Brennerrohr umgebenden Rohr ist auch sehr viel einfacher, als wenn beide aus einem unterschiedlichen Material bestehen. Als Werkstoff für die Rohre und/oder Armierungen hat sich ein austenitischer Stahl nach DIN 1.7006 als vorteilhaft erwiesen.Another embodiment provides that the reinforcements and the further pipe or pipes consist of the same material. This shows that Burner tube and the tubes surrounding the burner tube same thermal properties. The attachment of the Reinforcements on the pipe surrounding the burner pipe is also much easier than if both are from one different material. As a material for the Pipes and / or reinforcements have an austenitic steel proven to be advantageous according to DIN 1.7006.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung soll die feuerfeste Ummantelung aus einem Werkstoff auf Basis von Sinter-Tonerde, Sintermagnesia und/oder Magnesium-Aluminat- Spinell bestehen. Insbesondere Werkstoffe auf Spinellbasis eignen sich wegen ihres günstigen duktilen Verhaltens und ihrer vorteilhaften thermischen Eigenschaften. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ummantelung zusätzlich mit Stahlfasern armiert ist.According to a further embodiment of the invention the refractory casing made of a material based on Sintered alumina, sintered magnesia and / or magnesium aluminate Spinel exist. In particular materials based on spinel are suitable because of their favorable ductile behavior and their advantageous thermal properties. Especially It is advantageous if the sheathing is also included Steel fibers is armored.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt dabei inThe invention is based on a Embodiment explained in more detail. The drawing shows doing in

Fig. 1: eine Ansicht eines Brennerrohres, Fig. 1 is a view of a burner tube,

Fig. 2: einen Teil-Schnitt durch ein Brennerrohr mit zugehöriger Ummantelung. Fig. 2: a partial section through a burner tube with associated casing.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen.In the figures, the same components are the same Provide reference numbers.

Die Bezugsziffer 1 beschreibt ein Brennerrohr. Das Brennerrohr 1 ist von einem weiteren Rohr 2 umgeben. Auf dem weiteren Rohr 2 sind außen verlaufende Armierungen 3 befestigt. Diese Armierungen 3 liegen in einer Ummantelung 4. Diese Ummantelung 4 besteht aus einem feuerfesten Werkstoff.Reference number 1 describes a burner tube. The burner tube 1 is surrounded by another tube 2 . Reinforcements 3 extending on the outside are fastened to the further tube 2 . These reinforcements 3 are in a casing 4 . This casing 4 consists of a refractory material.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, besteht das weitere Rohr 2, welches das Brennerrohr 1 umgibt, aus mehreren Segmenten. Diese Segmente sind durch Nut-/Feder-Verbindungen 7, 8 untereinander verbunden. Die Armierungen 3 verlaufen, radial zur Mittenlängsachse 5 des Brennerrohres 1 betrachtet, sinusförmig. Die Armierungen 3 erstrecken sich sowohl über die Länge als auch über einen Teil der Höhe der feuerfesten Ummantelung 4, so daß die Ummantelung 4 einen guten Halt an den Armierungen 3 bekommt. Das in Fig. 2 obere Rohrsegment 4a weist einen radial abstehenden metallischen Befestigungsflansch 6 auf, von dem hakenförmige Armierungen 3a abstehen. Der Außendurchmesser des Segmentes 4a ist - wie Fig. 2 zeigt - deutlich größer als der der übrigen Segmente 4, und zwar aus folgendem Grund: Das Brennerrohr 1 grenzt hier an ein Brennstoffzuführrohr 9 an. Dieses Bennstoffzuführrohr hat einen größeren Durchmesser als das Brennerrohr 1. Das weitere Rohr 2a kann mit Hilfe des Befestigungsflansches 6 an dem Brennstoffzuführrohr 9 befestigt werden.As can be seen from Fig. 2, the further tube 2 , which surrounds the burner tube 1 , consists of several segments. These segments are connected to one another by tongue and groove connections 7 , 8 . The reinforcements 3 , viewed radially to the central longitudinal axis 5 of the burner tube 1 , are sinusoidal. The reinforcements 3 extend both over the length and over part of the height of the refractory casing 4 , so that the casing 4 has a good hold on the reinforcements 3 . The upper tube segment 4 a in FIG. 2 has a radially projecting metallic fastening flange 6 , from which hook-shaped reinforcements 3 a protrude. The outer diameter of the segment 4 a is - as FIG. 2 shows - significantly larger than that of the other segments 4 , for the following reason: the burner tube 1 adjoins a fuel feed tube 9 here. This fuel feed pipe has a larger diameter than the burner pipe 1 . The further tube 2a can be attached to the fuel supply pipe 9 6 by means of the fastening flange.

Claims (16)

1. Brennerrohr (1) für Brenner in Industrieöfen, welches umfangsseitig zumindest auf einem Teilabschnitt von mindestens einem weiteren Rohr (2) konzentrisch umgeben ist, an dem außen verlaufende Armierungen (3) befestigt sind, die in einer Ummantelung (4) aus einem feuerfesten Werkstoff einliegen.1. burner tube ( 1 ) for burners in industrial furnaces, which is circumferentially surrounded at least on a partial section of at least one further tube ( 2 ) concentrically, on the outside reinforcements ( 3 ) are attached, which are in a casing ( 4 ) made of a refractory Insert material. 2. Brennerrohr nach Anspruch 1, bei dem mehrere weitere Rohre (2) sektionsweise, unmittelbar aufeinanderfolgend angeordnet sind.2. Burner tube according to claim 1, in which a plurality of further tubes ( 2 ) are arranged section by section, in immediate succession. 3. Brennerrohr nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die weiteren Rohre (2) baugleich sind.3. burner tube according to claim 1 or 2, wherein the further tubes ( 2 ) are identical. 4. Brennerrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die weiteren Rohre (2) durch Nut-/Feder-Verbindungen (7, 8) untereinander verbunden sind. 4. burner tube according to one of claims 1 to 3, wherein the further tubes ( 2 ) by tongue and groove connections ( 7 , 8 ) are interconnected. 5. Brennerrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das oder die weiteren Rohre (2) durch Punktschweißung am Brennerrohr (1) befestigt ist (sind).5. Burner tube according to one of claims 1 to 4, in which the one or more tubes ( 2 ) is (are) attached to the burner tube ( 1 ) by spot welding. 6. Brennerrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Armierungen (3) wendelförmig um das oder die weitere(n) Rohr(e) (2) verlaufen.6. burner tube according to one of claims 1 to 5, in which the reinforcements ( 3 ) extend helically around the further tube (s) (s) ( 2 ). 7. Brennerrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Armierungen (3) in Axialrichtung des Brennerrohres (1) verlaufen.7. burner tube according to one of claims 1 to 5, wherein the reinforcements ( 3 ) in the axial direction of the burner tube ( 1 ). 8. Brennerrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Armierungen (3) auf das oder die weitere(n) Rohr(e) (2) aufgeschweißt sind.8. Burner tube according to one of claims 1 to 7, in which the reinforcements ( 3 ) on the one or more tube (s) ( 2 ) are welded. 9. Brennerrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Armierungen (3) diskrete Elemente sind.9. burner tube according to one of claims 1 to 8, wherein the reinforcements ( 3 ) are discrete elements. 10. Brennerrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Armierungen (3) aus hochtemperaturbeständigem Werkstoff bestehen.10. Burner tube according to one of claims 1 to 9, in which the reinforcements ( 3 ) consist of high-temperature resistant material. 11. Brennerrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Armierungen (3), radial zur Mittenlängsachse (5) des Brennerrohres (1) betrachtet, sinusförmig verlaufen.11. Burner tube according to one of claims 1 to 10, in which the reinforcements ( 3 ), viewed radially to the central longitudinal axis ( 5 ) of the burner tube ( 1 ), run sinusoidally. 12. Brennerrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem das der Brennstoffzufuhr benachbarte weitere Rohr (2) einen radial abstehenden Befestigungsflansch (6) aufweist. 12. Burner tube according to one of claims 1 to 11, in which the fuel supply adjacent further tube ( 2 ) has a radially projecting mounting flange ( 6 ). 13. Brennerrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die Armierungen (3) und das oder die weitere(n) Rohr(e) (2) aus dem gleichen Werkstoff bestehen.13. Burner tube according to one of claims 1 to 12, wherein the reinforcements ( 3 ) and the one or more tube (s) ( 2 ) consist of the same material. 14. Brennerrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem das oder die weitere(n) Rohr(e) (2) aus austeritischem Stahl bestehen.14. Burner tube according to one of claims 1 to 13, in which the one or more tube (s) ( 2 ) consist of austeritic steel. 15. Brennerrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem die Ummantelung (4) aus einem feuerfesten Werkstoff auf Basis von Sinter-Tonerde, Sintermagnesia und/oder Magnesium-Aluminat-Spinell besteht.15. Burner tube according to one of claims 1 to 14, in which the casing ( 4 ) consists of a refractory material based on sintered alumina, sintered magnesia and / or magnesium aluminate spinel. 16. Brennerrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem die Ummantelung (4) zusätzlich mit Stahlfasern armiert ist.16. Burner tube according to one of claims 1 to 15, in which the casing ( 4 ) is additionally reinforced with steel fibers.
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WO1999010681A1 (en) * 1997-08-27 1999-03-04 Magotteaux International S.A. Coating for a burner nozzle

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