DE1936545A1 - Gasbrenner fuer metallurgische und/oder keramische OEfen - Google Patents

Gasbrenner fuer metallurgische und/oder keramische OEfen

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DE1936545A1
DE1936545A1 DE19691936545 DE1936545A DE1936545A1 DE 1936545 A1 DE1936545 A1 DE 1936545A1 DE 19691936545 DE19691936545 DE 19691936545 DE 1936545 A DE1936545 A DE 1936545A DE 1936545 A1 DE1936545 A1 DE 1936545A1
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DE
Germany
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gas
chamber
neck
guide part
nozzle
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Application number
DE19691936545
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English (en)
Inventor
Jan Klootwijk
Ouwerkerk Johannes Hen Wilhelm
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KONINKLIJKE HOOGOVENS EN STAAL
Koninklijke Nederlandsche Hoogovens en Staalfabrieken NV
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KONINKLIJKE HOOGOVENS EN STAAL
Koninklijke Nederlandsche Hoogovens en Staalfabrieken NV
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/26Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid with provision for a retention flame

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Burners (AREA)

Description

  • "Gasbrenner fiir metallurgische und / oder keramische Öfen" Die Erfindung bezieht sich auf einen mit einer Düse ausgestalteten Gasbrenner, insbesondere für metallurgische oder keramische Öfen, aus dem noch nicht mit Luft gemischtes Gas unter Druck in einen Luftstrom fließt, der im wesentlichen die ganze Düse umgibt. Die genannte Düse hat einen Führungsteil mit einer Öffnung an seiner Endfläche, um einen Hauptanteil an Gas zur Bildung der Flamme abzublasen und mit einer Anzahl von kleinerer Öffnungen in der Wand des Führungsteiles in einem kurzen Abstand von der genannten Endfläche zum Abblasen einer kleineren Menge Gas zur Bildung von Hilfs- oder Steuerflammen zur Sicherstellung der Zündung der genannten Hauptmenge am Gas. Darüherhinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Düse zur Verwendung in einem solchen Brenner.
  • Es ist bekannt, daß iterschiedene brennbare Gase, z. B. Erdgas, das ziemlich häufig verwendet wird, eine relativ geringe Verbreitungsgeschwindigkeit der Flamme haben, beispielsweise 20 bis 3o cm je sec. Um Brenner von relativ- geringer Größe mit einer ausreichend hohen Kapazität verwenden zu können, ist es wünschelaswert, aus den Brennern in der Zeiteinheit so viel Gas abzublasen, daß die Fliesgeschwindigkeit des Gases höher wird als die Verbreitungsgeschwindigkeit, so daß die Flamme die Tendenz hat, sich vom Brenner zu lösen und aus zugehen. Demzufolge müssen Maßnahmen ergriffen werden, um dies zu verhindern. Die Lösung dieses Problems wurde in der Anwendung von Hilfs- oder Steuerflammen gesucht die von Gas gebildet werden, das durch schmälere Öffnungen um den Hauptbrennerteil ausströmt, der einen größeren Durchmesser hat, wie einleitend angegeben. Obwohl mit solchen Maßnahmen gewisse Verbesserungen erreicht wurden, arbeiten bekannte Brenner dieser Art noch nicht völlig befriedigend. Insbesondere hat sich gezeigt, daß man solche Brenner nicht derart steuern kann, daß sich die Wärmeabgabe pro Brenner in einem ausreichend weiten Bereich regeln läßt. In vielen Fällen jedoch ist eine solche breite Steuerungsmöglichkeit dringend erwünscht, beispielsweise bei Brennöfen in der Metallurgie und in der keramischen Industrie. Außerdem wird bei solchen Brennern gefordert, daß sie, sowohl wenn der Ofen kalt ist, als auch wenn er heiß ist, korrekt arbeiten. Auch in diesem Punkt befriedigen die bekannten Brenner nicht voll.
  • Die Erfindung will demgemäss solche Brenner in den angegebenen Richtungen verbessern und strebt eine Lösung der hier aufgezeigten Probleme an. Diese Aufgabe löst die Erfindung, ausgehend von Brennern da einleitend angegebenen Art dadurch, das um den Führungsteil dadurch ein Flackerstabilisierungshals gebildet ist, daß sich ch die erwähnten kleineren Öffnungen in eine um die genannte Führungsröhre angeordnete Expansionskammer erstrecken, die eine bei weitem größere Querschnittsfläche in einer Ebene- durch die Achse des Führungsteils hat als die Querschnittsfläche jeder einzelnen der kleineren Öffnungen', indem die genannte Kammer einen im wesentlichen ringförmigen in axialer Richtung des Führungsteiles gesehen, viel schmäleren Auslaßring aufweist,' als die Expansionskammer derldem-Abblasen von Gas für die Hilfs- oder Steuerflammen dient und im wesentlichen radial nach außen an der Abströmseite des Halses und zwar in der Hauptflußrichtung von Luft und Gas gesehen, verläuft, wobei der Stabilisierungshals sich über eine gewisse Distanz radial außerhalb der genannten Kammer und, des genannten Auslaßblattschlitzes erstreckt.
  • Wie sich gezeigt hat, kann man bei Anwendung der Erfindung die Hitzeabgabe pro Zeiteinheit mit einem Faktor lo bis 15 oder sogar mehr ändern und zwar durch einfach Variation des Gasdruckes über den atmosphärischen Druck vor der Düse hinaus, ohne daß dadurch die Flamme von der Düse weggeblasen würde und ohne Schwankungen und daraus sich ergebender Beeinträchtigung für die höhere Hitzeabgabe. Außerdem werden so eine besonders gleichmässige Temperaturverteilung in der Flamme und auch ein breiter Variationsbereich der Hitzeabgabe möglich.
  • Die Struktur des erfindungsgemässen Brenners ist sehr einfach.
  • Hochöfen oder ähnliche Öfen2 die getrocknet und langsam aufgeheizt werden müssen, können, wie sich gezeigt hat, in vielen Fällen mit den gleichen erfindungsgemäss ausgebildeten Brennern betrieben werden, die auch beim normalen Betrieb zur Aufheizung von beispielsweise Ke ramikartikeln verwendet werden.
  • In der Praxis hat sich bei Versuchen mit einem Brenner nach der Erfindung sogar bestätigt, daß bei einem Gasdruck in der Düse bei höchster Hitzeabgabe von einer Atmosphäre Überdruck dieser Druck ohne irgendeinen Nachteil auf weniger als 1 cm Quecksilbersäule reduziert werden kann, um Warmluft zum Trocknen der Ziegel in einem Ziegelbrennofen zu erzeugen.
  • Vorzugsweise wird ein Brenner nach der Erfindung in der Weise ausgeftihrt, daß die Kammer um die kleineren Öffnungen an einem Ende von dem Stabilisierungshals begrenzt ist und daß der Schlitz zwischen einem zylindrischen äußeren Begrenzungsteil der genannten Kammer und dem Stabilisierungshals angeordnet wird.
  • In vielen Fällen ist darüberhinaus vorzuziehen, einen Brenner dieser Art in solcher Weise auszuführen, daß die kleineren Öffnungen jeweils eine Oberfläche aufweisen, die zur Flußrichtung des Gases durch sie hindurch senkrecht verläuft, wobei diese Fläche weniger als 1/5 der Querschnittsfläche der Expansionskammer in dem gleichen Bereich darstellt, gemessen in einer Ebene durch die Achse des Führungsr teils. Der Auslaßschlitz der Expansionskammer hat dabei eine Abmessung, die in der axialen Richtung des Führungsteils gemessen, kleiner ist als 1/5 der Innenabmessung der genannten Kammer, gemessen in der gleichen Richtung.
  • Weitere Merkmale der Erfindung und Einzelheiten der durch sie erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbe ispiele.
  • Fig. 1 gibt einen Brenner nach der Erfindung sowie den umgebenden Teil eines Ofens wieder zum Aufheizen von zu walzenden Stauplatten oder Brammen, Fig. 2 ist eine erste Ausführungsform der Gasdüse des genannten Brenners in einer axialen Querschnittsdarstellung in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 zeigt ebenfalls in axialer Querschnittsdarstellung' ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Gasdüse.
  • In einer Ofenwand 1 sind Brenner angeordnet. Jeder dieser 3' Brenner ist in einem Gehäuse 2, das mit feuerfWestem Materiallausgekleidet ist, angeordnet und von einem kegelstumpfförmigen inneren Durchgang 4 umgeben. Dieser Durchgang 4 ist mit einer Luftzuführleitung 5 verbunden, die mittels eines nicht dargestellten Gebläses, mit Luft von relativ geringem Druck beaufschlagt wird. In der Luftzuführung 5 ist zentral eine Gaszuführung 6 angeordnet, durch die das Gas mit relativ geringer Fleammenverteilungsgeschwindigkeit, wie z. B. Erdgas unter einem Druck zugeführt wird, der dem aus der Düse austretenden Gas eine Geschwindigkeit verleiht, die normalerweise, zumindest im Stadium höchster Hitzeabgabe, höher ist als die Geschwindigkeit der umgebenden Luft im kegelstumpfförmigen Durchgang 4. Bei maximaler Hitzeabgabe des Brenners beträgt der Gasdruck im Rohr 6 beispielsweise eine Atmosphäre Meßdruck.
  • Die Leitung 6 endigt, wie dargestellt, im kegelstumpfförmigen Durchgang 4 bzw. in einer Düse 7, die näher im Rahmen der Figuren 2 irnd 3 beschrieben werden wird.
  • J)ie Düse nach Fig. 2 hat einen zylindrischen Führungsteil 8, der Lirn oder im freien Ende der Leitung 6 durch eine Gewindeverbindurggchaltert werden-kann. Dieser Führungsteil 8 endet an einem Endlflächentell 9, der rechtwinklig zur Achse der Düse 7 und derjenigen der 6 tiung 6 verläuft. Die Endfläche 9 hat eine große mittlere Öffnung lo und der Führungsteil 8 ist in einem kurzen Abstand stromaufwärts von der Endfläche 9 mit sechs kleineren Öffnungen 11 versehen. Diese öffnen sich in eine Expansionskammer 12, die von einem rlngförmigen Teil 13 von L-förmigen Querschnitt begrenz ist, der in der dargestellten Art und Weise unit den Teilen 8 und 9 verschwelßt ist.
  • Um den Führungsteil 8 ist ein Stabilisierungshals 14 angeschweißt, der beim Ausführungsbeispiel die Form eines flachen Rings in einer zur Achse des Führungsteils rechtwinklig verlaufenden Ebene aufweist. In diesem Ring können sich einige schmale Schlitze oder Einschnitte von der äußeren Peripherie nach innen befinden, um ein Verdrehen unter dem Einfluss starker Temperaturdifferenzen zu verhindern. Zwischen dem freien unteren Ende des Ringteils 13 und dem Stabilisierungshals 14 ist ein schmaler Schlitz 16 offengelassen.
  • Bei einer bestimmten erforderlichen Kapazität liefert Fig. 2 eine Düse in ihren richtigen Abmessungen. Die Öffnung lo könnte einen Durchmesser von 20 mm haben. Die sechs 5ffnungen- 11 könnten eine jede einen Durchmesser von 4, 5 mm aufweisen, die Expansionskammer 12 könnte ihnen im Querschnitt durch die Achse der Düse Abmessungen von 7 x 19 mm und der Schlitz 16 könnte eine Breite von 2 mm haben.
  • Das unter Druck eingespeiste Gas fließt in großer Menge durch die Öffnungen lo als Hauptstrom zur Bildung der eigentlichen Flamme.
  • Ein kleiner Teil des Gases fließt durch die Öffnungen 11 zur Expansionskammer 12.
  • In dieser Kammer gelangen die Gasströme-aus den Öffnungen 11 sozusagen zu einer Möglichkeit, sich zu verteilen, so daß aus dem Schlitz 16 ein Gasofluss ausströmt, der sich nicht mehr aus einzelnen kleinen kräftigen Gasströmen zusammensetzt, so wie sie aus den Öff.
  • nungen 11 heraustreten, sondern der mehr ein fast, wenn auch noch nicht völlig gleichmässig verteilter Gasstrom durch den Schlitz 16 ist.
  • Der Stabilisierungshals 14 erstreckt sich über eine beträchtliche Distanz nach außen bezüglich des Schlitzes 16. Bei einem Brenner mit den oben angegebenen Dimensionen beträgt dieser Überstand des Halses bezüglich des Schlitzes vorzugsweise 20-23 mm außerhalb der zylindrischen Außenfläche des Teils 13.
  • Fig. - 3 zeigt eine Brennerdüse im gleichen Maßstab wie in Fig. 2, also beispielsweise bei einigen Fällen in natürlicher Größe. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der ringförmige Teil 13 mit L-.förmigem Querschnitt in der stromauf gelegenen Seite des Stabilisierungshalses angeordnet. Der genannte Hals hat dabei einen Innendurchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des Führungsteils 8. Dadurch kann das Gas aus der Kammer 12 durch den Raum fließen, der zwischen dem Hals 14 und dem FührungsteiL 8 freigelassen wird und zwar zum Schlitz 16, der zwischen einem Ring 15 um den Führungsteil und dem Hals 14 gebildet wird. Auf diese Weise fließt das Gas radial nach außen durch den Schlitz 16 i:wJ- zwar stromabwärts bezüglich des Halses 14.
  • Es hat sich gezeigt, daß der Luftstrom um den Stabilisierungshals 14 däs herausfliessende Gas aus dem Schlitz 16 in einer solchen Weise und mit einer solchen Turbulenz zur Endfläche 9 hin mitreißt, daß Hilfs- oder Steuerflammen geschaffen werden, die bewirken, daß die Flamme im großen aus der Öffnung lo heraustretenden Gasstrom nicht weggeblasen werden kann, sondern immer nahe an der Endwand 9 zu brennen beginnt. Bezüglich der Strukturen, in denen die Hilfsgasströme aus Öffnungen wie den Öffnungen 11 sofort zur Endfläche der Düse geführt werden oder in denen solche Ströme zunächst radial auswärts fließen, ohne sich wesentlich zu expandieren und in einen Zwischenraum zu diffundieren und dann die Endfläche zu erreichen, erscheint ein Brenner nach der Erfindung geeignet zu sein, innerhalb eines weit größeren Bereichs der Hitzeabgabemengen pro Zeiteinheit wie oben erklärt regelbar zu sein.

Claims (4)

Patentansprüche:
1.) gasbrenner mit einer Düse, aus der noch nicht mit Luft vermis ch as unter Druck in einen Luftstrom austritt, der im wesentlichen die Düse vollständig umgibt, wobei die genannte Düse einen Fi3hrungsteil enthält, der an seiner Endfläche eine Öffnung aufweist, um eine IIauptmenge des Gases zur Bildung der Flamme auszublasen und mit einer Anzahl von kleineren Öffnungen in der Wand des genannten Führungsteiles in einem kurzen Abstand von der genannten Endfläche zum Abblasen einer kleineren Menge von Gas zur Bildung von Hilfs- oder Steuerflammen zur Erhaltung der Zündung der genannten Hauptmenge des Gases, dadurch gekennzeichnet, daß um den Führungsteil ein Flackerstabilisierungshals gebildet ist, daß sich die erwähnten kleineren Öffnungen in eine um die genannte Führungsröhre angeordnete Expansionskammer erstrecken, die eine bei weitem größere Querschnittsfläche in einer Ebene durch die Achse des Führungsteils hat als die Querschnittsfläche jeder. einzelnen der kleineren Öffnungen, indem die genannte Kammer einen im wesentlichen ringförmigen, in axialer Richtung des Führungsteiles gesehen, viel schmäleren Auslaßring aufweist als die Expansionskammer,der dem Abblasen von Gas für die Hilfs-oder Steuerflammen dient und im wesentlichen radial nach außen an der Abströmseite des Halses, und zwar in der Hauptflußrichtung von Luft und Gas gesehen, verläuft wobei der Stabilisierungshals sich über eine gewisse Distanz radial außerhalb der genannten Kammer und des genannten Auslaßblattschlitzes erstreckt.
2. ) Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer um die kleineren Öffnungen an einem Ende durch den Stabilisierungshals begrenzt wird und dadurch, daß der Schlitz zwischen einem zylindrischen äußeren Begrenzungsteil der genannten Kammer und dem-Stabilisierungshals gebildet wird.
3. ) Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch~gekennzeichnet, daß die kleineren Öffnungen jeweils eine Oberfläche haben, die zur Strömungsrichtung des Gases durch sie hindurch senkrecht verläuft und die weniger als 1/5 der Querschnittsfläche der Expansionskammer im gleichen Bereich umfaßt, gemessen in einer Ebene durch die Achse des Führungsteils und dadurch, daß der Auslaß schlitz der Expansionskammer eine Dimension hat, gemessen in der axialen Richtung des Führungsteil8, die geringer ist als 1/5 der Innen abmessung der genannten Kammer, gemessen in der gleichen Richtung.
4.) Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch in der Nähe der äußeren Peripherie des Stabilisierungshalses angeordnete kleine Öffnungen, beispielsweise radiale Schlitze oder Einschnitte.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0012778A1 (de) * 1978-12-30 1980-07-09 G. Kromschröder Aktiengesellschaft Gasbeheizter Tunnelbrenner zur Antemperung von Schmelzöfen oder Schmelztiegeln
EP0014221A1 (de) * 1979-02-03 1980-08-20 G. Kromschröder Aktiengesellschaft Gasbeheizter Brenner zur Antemperung von Schmelzöfen oder Schmelztiegeln

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0012778A1 (de) * 1978-12-30 1980-07-09 G. Kromschröder Aktiengesellschaft Gasbeheizter Tunnelbrenner zur Antemperung von Schmelzöfen oder Schmelztiegeln
EP0014221A1 (de) * 1979-02-03 1980-08-20 G. Kromschröder Aktiengesellschaft Gasbeheizter Brenner zur Antemperung von Schmelzöfen oder Schmelztiegeln

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