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Kohlenstaubbrenner Die Erfindung bezieht sich auf einen Kohlenstaubbrenner,
der insbesondere für Metallschmelzöfen bestimmt ist, und zwar vorzugsweise für sogenannte
Trommelöfen. Bei diesen Schmelzöfen ist es wichtig, daß die höchste Flammentemperatur
dicht hinter dem Brennermund erzeugt wird, so daß die Flamme auf ihrem Weg durch
den Ofen möglichst viel Wärme an die Beschickung und das Ofenfutter abgeben kann.
Der Brennstoff muß also möglichst sofort nach seinem Austritt aus dem Brenner vollständig,
d. h. unter Freiwerden der gesamten verfÜgbaren Wärmemenge, verbrennen, damit die
hier entwickelte Wärme dem ganzen Ofen zugute kommt. Für die Erzeugung einer möglichst
hohen Flammentemperatur ist es ferner nötig, daß in dem Raum unmittelbar hinter
dem Brenner eine genügend große Menge Brennstoff in der Raumeinheit verbrannt wird.
Der Brennstoff selbst kann ohne Schwierigkeit in hinreichend großer Menge angeliefert
werden; d:e Förderung der erforderlichen Verbrennungsluft macht jedoch wegen ihres
großen Volumens erhebliche Schwierigkeiten, zumal i kg Kohle zur Verbrennung fast
9 cbm Luft von o° C erfordert.
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Ein wesentliches Teilmerkmal der Erfindung besteht nun zunächst darin,
daß zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten und zur Erzeugung der verlangten hohen
Flammentemperatur in dem engen Raum hinter der Brennermündung die Verbrennungsluft
unter einem wesentlich erhöhten Druck zugeführt wird. Die Druckerhöhung der Verbrennungsluft
ist namentlich dann geboten, wenn dieselbe bei höherer Temperatur dem Brenner zugeführt
wird. Ferner soll dabei auch noch die sich bei der Verbrennung bildende Asche nach
Möglichkeit mit durch den Ofen hindurchgeblasen werden, so daß sie sich nicht auf
dem Metallbade niederschlagen und die Qualität des Schmelzerzeugnisses beeinträchtigen
kann.
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Zu dem letztgenannten Zweck ist bereits vorgeschlagen worden, bei
Anwendung einer verhältnismäßig weiten Brennermündung einen Druck von etwa Zoo bis
400 mm Wassersäule anzuwenden und dadurch eine ziemlich hohe Geschwindigkeit der
Flammengase im Ofen zu bewirken.
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Einer weiteren Drucksteigerung stand bisher der Umstand entgegen,
daß in den nur verhältnismäßig kurzen Trommelöfen zum Schmelzen von Metallen bei
einer zu großen Windgeschwindigkeit die Verbrennung sich über einen zu großen Raum
erstreckt. Die vollständige Verbrennung setzte also bei einem Versuch der Drucksteigerung
mit den bisherigen Brennern zu weit entfernt von der Brennermündung ein, und die
zu einem schnellen Schmelzen notwendige hohe Flammentemperatur wurde wegen der Ausdehnung
des
Verbrennungsvorganges über den größten Teil des Ofenraumes an keiner Stelle im Ofen
erreicht. In metallurgischer wie auch in wirtschaftlicher Hinsicht wurde dadurch
also der Schmelzvorgang stark beeinträchtigt.
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Gemäß der Erfindung erhält man nun eine Flamme mit dicht hinter dem
Brennermund liegenderHöchsttemperatur dadurch, daß einerseits der Winddruck beispielsweise
auf etwa 6oo bis 8oo mm Wassersäule erhöht wird, anderseits der Brenner an seiner
Mündungsstelle unter steilem Winkel (etwa 45°) zunächst stark verengt und dann wieder
erweitert wird. Hierdurch wird an der Verengungsstelle eine sehr starke Geschwindigkeitserhöhung
und gleichzeitig kräftige Durcheinanderwirbelung des Kohlenstaubes und der Verbrennungsluft
erreicht, so daß das Gemisch explosionsartig verbrennt und unmittelbar hinter dem
Brennermund bereits eine bisher unerreicht hohe Temperatur aufweist.
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Bei bekannten mit öl beschickten Brennern zur Beheizung von
Trommelschmelzöfen ist zwar auch schon der Brennermund verengt und wieder erweitert.
Jedoch erfolgt die Verengung im Gegensatz zu dem neuen Brenner unter einem sehr
kleinen Winkel und die. nachfolgende Erweiterung derart, daß der Brennermund nichts
weiter darstellt als eine Düse zum Umwandeln der Druckenergie des Verbrennungsluftstromes
in Geschwindigkeitsenergie, um so eine Zerstäubung des Ölstromes zu erreichen.
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Bei der praktischen Ausführung des neuen Brenners können die Verhältnisse
zweckmäßig so gewählt sein, daß die Erweiterung hinter der Verengung des Brennermundes
sich nur nach oben und nach der Seite hin erstreckt, nicht dagegen nach unten, und
daß auf diese Weise trotz axialer Einführung des Kohlenstaubluftgemisches die Flamme
sich doch im wesentlichen nach oben und nach der Seite ausbreitet, während die Oberfläche
des Schmelzbades nicht unmittelbar von dem kräftigen Flammenstrom getroffen wird.
Die Schlackendecke des Schmelzbades bleibt deshalb geschlossen und wird nicht durch
den Flammenstrom aufgewirbelt oder durchbrochen. Zweckmäßig kann die Brennermündung
dabei die Gestalt eines waagerechten Schlitzes haben, welcher sich unmittelbar hinter
der engsten Stelle nur nach oben hin erweitert.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen senkrechten Querschnitt durch den Brenner,
Fig. a eine Ansicht gegen den Brennermund.
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Dabei ist a° der vordere Teil des nur teilweise dargestellten Trommelofens
an sich bekannter Art. b ist das zur Zuführung von feinem gemahlenem Kohlenstaub
und Primärluft dienende Rohr, dessen Mündungskopf c innen düsenartig verengt, außen
dagegen mit seinem Mantelteil d zunächst kegelförmig verdickt und dann an dem Mantelteil
f wieder kegelförmig verjüngt ist. Das zur Zuführung des Kohlenstaubes und der Primärluft
dienende Rohr b mündet in ein weiteres Rohr g, durch welches ebenfalls Verbrennungsluft
zugeführt wird, deren Menge durch einen Stellschieber 9 geregelt werden kann. An
dieses äußere Rohr g schließt sich der Brennermund an, der sich in Anpassung an
die Kegelfläche f der Kohlenstaubdüse zunächst ebenfalls in Form eines Hohlkegels
i verengt und dabei in einen waagerechten, flachen Schlitz k übergeht, welcher nur
noch einen geringen Bruchteil, Lind zwar beispielsweise etwa 15 %, des Querschnitts
votp äußeren Luftrohr g besitzt. Im Anschluß an diese enge, schlitzförmige Stelle
k ist dann der Brennermund nach oben wieder durch die Fläche m kegelartig erweitert,
während auf der Unterseite eine solche Erweiterung fehlt und statt dessen eine waagerechte-Fläche
o vorgesehen ist, welche die Flamme so richtet, dag ein Auftreffen des Flammenstrahles
auf das Schmelzbad vermieden ist. Der beispielsweise aus Eisen oder einem -anderen
geeigneten Material bestehende Körper p des Brennermundes ist von einem Ring
a
umgeben, an dem mittels der Schrauben r ein Metallring zt befestigt ist.
Letztere - dient zur Befestigung der feuerfesten Masse s, welche den Brennermund
umgibt und gegen die Einwirkung der Flammenhitze schützt. Schließlich ist noch ein
Dichtungsring t vorgesehen, welcher sich zwischen dem Brennerkörper und der Kopfwand
des Trommelofens legt' und dadurch das, Ofeninnere nach außen abschließt.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, zeichnet sich der neue Brenner
durch eine ganz außerordentliche kurze Bauart aus. Dabei ist die Anordnung so getroffen,
daß zum Schutz dieses Brenners die Durchtrittsöffnung o in der Ofenkopfwand länger
gehalten ist als das in diese Öffnung hineinragende Mundstück des Brenners, so daß
durch die vorstehende Ausmauerung des Ofens mit feuerfester Masse die Metallteile
des Brenners gegen die Einwirkung der Flammen besser geschützt sind.
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Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt,
welches für einen Ofen von etwa 5 t Schmelzleistung gedacht ist. Bei anderen Ofengrößen
muß natürlich der Brenner entsprechend umgestaltet und dem Ofen angepaßt werden.