DE646920C

DE646920C - Method for heating industrial furnaces, the furnace chambers of which have an essentially constant cross section, with fuel gas and furnace for carrying out the method

Info

Publication number: DE646920C
Application number: DESCH96188D
Authority: DE
Original assignee: Benno Schilde Maschinenbau AG
Current assignee: Benno Schilde Maschinenbau AG
Priority date: 1931-05-28
Filing date: 1931-12-01
Publication date: 1937-06-24

Description

Verfahren zum Beheizen von Industrieöfen, deren Ofenkammern einen im wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt aufweisen, mit Brenngas und Ofen zur Ausführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beheizen von Industrieöfen, deren Ofenkammern einen im wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt aufweisen, mit Brenngas. Es ist bei Industrieöfen bekannt, Gas und Luft mittels eines Brenners zuzuführen, der aus zahlreichen miteinander abwechselnden, einander parallel verlaufenden Gas- und Luftdüsen zusammengesetzt ist. Bei bekannten Ofen ist dann zwischen dem Brenner und dem eigentlichen Heizraum eine besondere, im Querschnitt eng gehaltene Kammer vorgesehen, in der die aus dem Brenner austretenden Gas- und Luftstrahlen sich zur Bildung eines eine möglichst schnelle und vollständige Verbrennung sichernden Gemisches innig miteinander mischen sollen. Diese Mischung wird bei bekannten Ofen oft durch Querschnitts--und Richtungsänderungen des Gasweges begünstigt. Es ist ferner bekannt, bei Martinöfen das Brenngas durch eine mittlere Düse und getrennt davon die Verbrennungsluft durch zwei äußere Düsen dem Ofenraum derart zuzuführen, daß der Gasstrom und die beiden Luftströme sich etwa in der Mitte des Ofens unter einem spitzen Winkel schneiden und die Luftströme den Gasstrom möglichst allseitig umhüllen. Bei dieser Ofenanordnung findet dann die Verbrennung im wesentlichen im mittleren Teile des Ofens statt.Process for heating industrial furnaces, the furnace chambers of which have a have essentially constant cross-section, with fuel gas and furnace for Execution of the method The invention relates to a method for heating Industrial furnaces, the furnace chambers of which have an essentially constant cross-section have, with fuel gas. It is known in industrial furnaces to use gas and air of a burner consisting of numerous alternating one another is composed of parallel gas and air nozzles. With known furnace is then a special cross-section between the burner and the actual boiler room closely held chamber provided in which the gas and gas exiting the burner Air jets are used to form a combustion that is as quick and complete as possible securing mixture should mix intimately with each other. This mixture is known at Oven often favored by changes in the cross section and direction of the gas path. It is also known, in Martin ovens, the fuel gas through a central nozzle and separated of which the combustion air is supplied to the furnace chamber through two external nozzles in such a way that that the gas flow and the two air flows below each other approximately in the middle of the furnace cut at an acute angle and the air streams the gas stream as far as possible on all sides envelop. In this furnace arrangement, the combustion then essentially takes place middle parts of the furnace.

Gemäß der Erfindung werden bei einem Industrieofen mit einer Ofenkammer, die einen gleichbleibenden Querschnitt aufweist, mittels einer im wesentlichen denselben Querschnitt besitzenden und unmittelbar in die Ofenkammer ausmündenden Brennereinrichtung zahlreiche einander parallele, voneinander getrennte und sich abwechselnde Brenngas- und Luftstrahlen mit annähernd gleicher Strömungsgeschwindigkeit in die Ofenkammer eingelassen, wobei die Strömungsgeschwindigkeit der Brenngas- und der Luftstrahlen derart gewählt ist, daß sich die schichtenweise erfolgende Mischung und Verbrennung der Brenngas- und Luftstrahlen unter Vermeidung von Wirbelbildungen über eine möglichst große Strecke der Ofenkammer, zweckmäßig über die ganze Ofenkammer, erstrecken. Die Luft- und Gasstrahlen sollen unter Vermeidung von Wirbelbildungen und ohne gegenseitige mechanische Mischung den Ofen möglichst auf seiner ganzen Länge durchstreichen,`wobei eine Verbrennung nur in dem Maße erfolgt, als die einander benachbarten Gas- und Luftschichten sich durchdringen und mischen. Es ergibt sich dann eine gleichmäßige Verteilung der Hitze über die ganze Ofenkammer, wobei die Verbrennung in den Anfangszonen zunächst unvollkommen ist und daher unter starker Leuchtwirkung vor sich geht. Auch wird eine örtliche Überhitzung der Anlage vermieden.According to the invention, in an industrial furnace with a furnace chamber, which has a constant cross section, by means of essentially the same Cross-section having a burner device opening out directly into the furnace chamber numerous parallel, separate and alternating fuel gas and air jets with approximately the same flow velocity into the furnace chamber let in, with the flow velocity of the fuel gas and air jets is chosen so that the layer-wise mixing and combustion of the fuel gas and air jets, avoiding the formation of eddies over one as possible a large part of the furnace chamber, expediently over the entire furnace chamber, extend. The air and gas jets should avoid the formation of eddies and without mutual mechanical mixture strikethrough the stove along its entire length if possible, `where combustion occurs only to the extent that they are adjacent to one another Gas and air layers penetrate and mix. It then results in a uniform Distribution of the heat throughout the furnace chamber, with the combustion in the initial zones is initially imperfect and therefore takes place with a strong luminous effect. Even local overheating of the system is avoided.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens läßt man durch die untere Düsengruppe des Brenners kein brennbares Gasluftgemisch, sondern unverdünntes Brenngas in die Ofenkammer strömen, derart, daß unmittelbar über dem Behandlungsgut eine reduzierende Gasschicht entsteht, die das Gut vor der Verzunderung schützt.According to a preferred embodiment of the process, one lets through the lower group of nozzles of the burner is not a combustible gas-air mixture, but an undiluted one Fuel gas flow into the furnace chamber in such a way that directly above the material to be treated a reducing gas layer is created, which protects the material from scaling.

In der Zeichnung, die beispielsweise zwei Ofen veranschaulicht, die zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet sind, zeigt Fig. i einen senkrechten Schnitt durch einen Glühofen, Fig.2 einen Querschnitt durch den Ofen nach der Linie II-II der Fig. i und Fig.3 einen Längsschnitt durch den verwendeten Brenner in größerem Maßstabe. Fig.4 veranschaulicht in einem senkrechten Längsschnitt einen anderen Ofen, dessen Brenner Fig. 5 in der Ansicht von vorn und Fig. 6 im Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5 zeigen.For example, in the drawing that illustrates two ovens that are suitable for carrying out the method according to the invention, Fig. i shows a vertical section through an annealing furnace, FIG. 2 a cross section through the furnace along the line II-II of FIGS. i and 3, a longitudinal section through the used Burner on a larger scale. 4 illustrates in a vertical longitudinal section another furnace, the burner of which is shown in FIG. 5 in the front view and FIG. 6 in the Section along the line VI-VI of FIG. 5 show.

Der in Fig. i dargestellte Ofen io, der in üblicher Weise mit feuerfestem Baustoff ausgekleidet ist, enthält eine lange Arbeitskammer 12 von gleichbleibendem Querschnitt. Am vorderen Ende 18 der Kammer ist der Boden um einen Betrag erhöht, der ungefähr der Höhe des zu behandelnden Gutes entspricht. Zur Einführung des Arbeitsgutes dient eine Aufgabevorrichtung 2o. Am Auslaufende der Kammer i2 ist eine schräge A _ uslaufschurre 26 vorgesehen.The furnace shown in Fig. I io, which in the usual way with refractory Building material is lined, contains a long working chamber 12 of constant Cross-section. At the front end 18 of the chamber the floor is raised by an amount which corresponds approximately to the height of the item to be treated. To introduce the work item a feeding device 2o is used. At the outlet end of the chamber i2 there is a bevel Outlet chute 26 is provided.

In das vordere Ende der Arbeitskammer i2 ist ein denselben Querschnitt wie die Kammer besitzender Brenner eingesetzt, der aus drei einzelnen Kammern So, 52 und 54 zusammengesetzt ist. Die vordere Kammer So enthält mehrere Reihen übereinanderliegender und sich nach ihrem Auslaßende hin erweiternder Rohre 55, deren rechteckige Auslaßöffnungen unmittelbar aneinander liegen und den gesamten Querschnitt der Ofenkammer ausfüllen. Die anderen Enden dieser Rohre liegen in der Trennwand 62 zwischen dieser Kammer So und der mittleren Kammer 52, wobei sie nach der mittleren Kammer 52 hin offen sind. Die unterste Rohrreihe und dank - jeweils jedes zweite Rohr jeder zweiten Rohrreihe sind jedoch .mittels durch die mittlere Kammer 52 hindurchgeführter Rohre 71 an die Kammer 54 angeschlossen. Diese Kammer 54 ist an eine mit einem Ventil versehene Gasleitung 76 und die Kammer 52 an eine mit einem Ventil versehene Druckluftleitung 74 angeschlossen. Mit der Luftkammer 52 stehen die übrigen Rohre 55 in Verbindung. Bei dieser Anordnung der Rohre ist jedes Gasrohr mit Ausnahme derjenigen in der untersten Reihe vollkommen von Luftrohren umgeben. An der vorderen Kammer So sind noch ein Einlaßstutzen 64 und ein Auslaßstutzen 66 für ein Kühlmittel angebracht.A burner, which has the same cross section as the chamber and which is composed of three individual chambers So, 52 and 54, is inserted into the front end of the working chamber i2. The front chamber So contains several rows of tubes 55 lying one above the other and widening towards their outlet end, the rectangular outlet openings of which lie directly against one another and fill the entire cross section of the furnace chamber. The other ends of these tubes lie in the partition wall 62 between this chamber So and the middle chamber 52, whereby they are open towards the middle chamber 52. The bottom row of tubes and thanks - respectively each second tube of each second row of tubes, however, are connected .mittels by the middle chamber 52 through tubes 71 led to the chamber 54th This chamber 54 is connected to a gas line 76 provided with a valve and the chamber 52 to a compressed air line 74 provided with a valve. The remaining tubes 55 are connected to the air chamber 52. With this arrangement of the pipes, each gas pipe, with the exception of the one in the bottom row, is completely surrounded by air pipes. An inlet connection 64 and an outlet connection 66 for a coolant are also attached to the front chamber So.

Am hinteren Ende der Ofenkammer ist eine seitliche Abzugsöffnung 36 für die Abgase vorgesehen, die durch Zwischenzüge 38 mit dem Abzugskanal 4o in Verbindung steht, der unterhalb der Ofenkammer angeordnet und mit seinem anderen Ende an den Schornstein 42 angeschlossen ist.At the rear end of the furnace chamber there is a lateral exhaust opening 36 provided for the exhaust gases, which are connected to the exhaust duct 4o by means of intermediate pulls 38 stands, which is arranged below the furnace chamber and with its other end to the Chimney 42 is connected.

Bei Betrieb des Ofens wird das Brenngas mit einem bestimmten Druck in die Gaskaimner 54 eingelassen, in der es sich auf die Rohre 71 gleichmäßig verteilt, um mit einer bestimmten Geschwindigkeit aus den Auslaßöffnungen dieser Rohre auszutreten. Gleichzeitig wird Druckluft mit einem bestimmten Druck in die Luftkammer 52 eingelassen, die sich auf die von dieser Kammer ausgehenden Rohre 55 verteilt und aus deren Auslaßöffnungen mit einer Geschwindigkeit austritt, die gleich der Strömungsgeschwindigkeit der aus dem Brenner austretenden Gasstrahlen ist. Die Verbrennung erfolgt dann an den Oberflächen der Gas- und Luftstrahlen, die ohne Wirbelbildung parallel zueinander durch die Arbeitskammer 12 hindurchstreichen, so daß sich die Verbrennung im wesentlichen über die gesamte Länge des Ofenraumes erstreckt. Unmittelbar oberhalb des Behandlungsgutes strömt ein Brenngasstrom, der das Arbeitsgut vor einer erheblichen Oxydation und Verzunderung während der Wärmebehandlung schützt.When the furnace is in operation, the fuel gas is admitted into the gas bins 54 at a certain pressure, in which it is evenly distributed over the tubes 71 in order to exit at a certain speed from the outlet openings of these tubes. At the same time, compressed air is admitted into the air chamber 52 at a certain pressure, which is distributed over the pipes 55 emanating from this chamber and exits from their outlet openings at a speed which is equal to the flow speed of the gas jets emerging from the burner. The combustion then takes place on the surfaces of the gas and air jets, which pass parallel to one another through the working chamber 12 without the formation of eddies, so that the combustion extends essentially over the entire length of the furnace space. Immediately above the item to be treated, a flow of fuel gas flows which protects the item from significant oxidation and scaling during the heat treatment.

Auch der in der Fig.4 dargestellte Ofen weist eine Arbeitskammer mit im wesentlichen gleichbleibendem Querschnitt auf. In der Seitenwand des Ofens ist ein Schlitz 228 vorgesehen, durch den hindurch das Arbeitsgut 229 eingeführt wird. Der Boden 232 des Herdes ist in senkrechter Richtung mittels Schraubwinden 24o beweglich, um seine Stellung der Höhe des Arbeitsgutes anpassen zu können. Der zugehörige Brenner weist eine Luftkammer 2i6 und eine Auslaßkammer 2i5 auf, die durch eine durchlochte Platte 2i8 voneinander getrennt sind. Die durchlochte Platte dient zur Vermeidung von Wirbelströmungen beim Eintreten der Luft in die Kammer 2r5. In letzterer Kammer sind mehrere tropfenförmig gestalteteGehäuse222 übereinander angeordnet, die zwischen sich venturikanalartige Durchlässe 223 für die Verbrennungsluft frei lassen, damit die Luft unter möglichst geringer Wirbelbildung in die Ofenkammer eintritt. Die Gehäuse 222 sind von Gasrohren 2z9 quer durchsetzt, die mit einem Ende an die Gaszuführungsleitung 225 angeschlossen sind und Gasauslaßöffnungen 22o besitzen, die in radial an die Gasrohre 2i9 angesetzte flache Gasdüsen 221 ausmünden. In den rückwärtigen Enden der Gehäuse 222 sind durch Querwände Kammern 222' abgeteilt, wobei die restlichen Gehäuseteile an eine Kühlwasserzuflußleitung 2o9 und an eine Kühlwasserabflußleitung 2o8 angeschlossen sind.The furnace shown in FIG. 4 also has a working chamber essentially constant cross-section. In the side wall of the oven is a slot 228 is provided through which the work item 229 is inserted. The floor 232 of the stove is movable in the vertical direction by means of screw jacks 24o, in order to be able to adjust its position to the height of the work item. The associated burner has an air chamber 2i6 and an outlet chamber 2i5 pierced by a Plate 2i8 are separated from each other. The perforated plate serves to avoid this of eddy currents when the air enters the Chamber 2r5. In the latter chamber, several teardrop-shaped housings 222 are stacked one on top of the other arranged, the venturi-like passages 223 between them for the combustion air Leave free so that the air enters the furnace chamber with as little vortex formation as possible entry. The housing 222 are crossed by gas pipes 2z9 with a End are connected to the gas supply line 225 and gas outlet openings 22o which open out into flat gas nozzles 221 attached radially to the gas pipes 2i9. In the rear ends of the housing 222 chambers 222 'are separated by transverse walls, the remaining housing parts to a cooling water inflow line 2o9 and to a Cooling water discharge line 2o8 are connected.

Bei Betrieb des in der Fig. q. dargestellten Ofens werden auch Gas und Verbrennungsluft derart eingeregelt, daß die Gas- und Luftströme möglichst ohne Wirbelbildung mit gleicher Geschwindigkeit aus dem Brenner austreten, so daß lediglich an den Berührungsflächen der sich abwechselnden Gas- und Luftschichten eine Verbrennung erfolgt, die sich möglichst über die ganze Ofenkammer erstreckt.When operating the in Fig. Q. furnace shown are also gas and combustion air regulated in such a way that the gas and air flows as little as possible Eddy formation emerge from the burner at the same speed, so that only a combustion at the contact surfaces of the alternating gas and air layers takes place, which extends as possible over the entire furnace chamber.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for heating industrial furnaces, their Furnace chambers have an essentially constant cross-section, with fuel gas, characterized in that by means of essentially the same cross section like the burner device that has the furnace chamber and opens directly into the furnace chamber numerous parallel, separate and alternating fuel gas and air jets with approximately the same flow velocity into the furnace chamber are admitted, with the flow velocity of the fuel gas and air jets is chosen so that the layer-wise mixing and combustion of the fuel gas and air jets, avoiding the formation of eddies over one as possible large stretch of the furnace chamber extends.

2. The method according to claim i, characterized in that that through the lowest outlet openings of the burner device fuel gas into the Oven chamber is let in, so that the first layer lying on the material to be treated consists of fuel gas.

3. Furnace with an essentially constant cross-section having heating room for carrying out the method according to claim i, characterized in that that in one end of the boiler room (iz) one of its entire cross-section fills Burner device (50, 52, 54) with numerous and alternating fuel gas and. Air outlet nozzles are used, which are connected to controllable fuel gas and air supply lines connected. q .. Furnace according to claim 3, characterized in that the gas nozzles (221) of the burner device in flat housings arranged one above the other in rows (222) are housed, which are designed teardrop-shaped in longitudinal section and between venturi-like air passages are formed.