NO115486B - - Google Patents

Description

Brenner for smelteovn. Burner for melting furnace.

Denne oppfinnelse angår en brenner. Mer spesielt angår den en brenner for en metall-smelteovn og særlig for en brenner til en vertikal smelteovn for anvendelse til en fremgangsmåte for smelting av metall så som kobber, som angitt i patent nr. 109 682. This invention relates to a burner. More particularly, it relates to a burner for a metal melting furnace and in particular to a burner for a vertical melting furnace for use in a method for melting metal such as copper, as stated in patent no. 109,682.

I henhold til oppfinnelsen er det frembragt en brenner for en smelteovn, omfattende en brennerseksjon, en ved to motstående ender åpen foreningsenhet for å forene en strøm av brensel og en strøm av oksygenholdig gass og avgi den forente strøm til brennerseksjonen, idet nevnte foreningsenhet ved en av dens åpne ender er tilknyttet nevnte brennerseksjon, en albu som har en krum del og er åpen ved hver ende for å avgi til foreningsenheten den største av de nevnte to strømmer som skal forenes i den, idet nevnte albu ved en åpen ende er knyttet til den annen ende av nevnte foreningsenhet, en munningsplate med en munning for å avgi den største av de nevnte to strømmer til den krumme del av nevnte albu, idet munningsplaten er anordnet i nevnte albu i en stilling i hvilken nevnte største strøm avgis av nevnte munning i platen for å slå an mot nevnte krumme del i en strømmingsvei som danner en vinkel med overflaten av nevnte krumme del, og vinkelen mellom nevnte strømningsvei og en hvilken som helst tangent til overflaten av nevnte krumme del mot hvilken nevnte strøm slår an er større enn 45° for praktisk talt hele den anslående strøm og er også større enn 65° for størstedelen av den anslående strøm, en flerhet av åpninger i nevnte foreningsseksjon for å avgi den minste av nevnte to strømmer til nevnte foreningsseksjon, idet nevnte åpninger er anordnet med mel-lomrom rundt periferien av nevnte foreningsenhet tilstøtende nevnte albu, organer for å avgi nevnte mindre strøm under overtrykk til nevnte åpninger, og separate organer for å avgi According to the invention, a burner for a melting furnace has been produced, comprising a burner section, a unit open at two opposite ends to combine a stream of fuel and a stream of oxygen-containing gas and deliver the combined stream to the burner section, said unit at a of its open ends is connected to said burner section, an elbow which has a curved part and is open at each end to deliver to the unit the greater of the said two streams to be united in it, said elbow being connected at an open end to the other end of said union unit, an orifice plate with an orifice to emit the larger of said two streams to the curved part of said elbow, the orifice plate being arranged in said elbow in a position in which said largest current is emitted by said orifice in the plate to strike against said curved part in a flow path which forms an angle with the surface of said curved part, and the angle between said flow path and one which preferably tangent to the surface of said curved part against which said current impinges is greater than 45° for practically all of the impinging current and is also greater than 65° for the majority of the impinging current, a plurality of openings in said union section to emit the smaller of said two flows to said union section, said openings being arranged with spaces around the periphery of said union unit adjacent to said elbow, means for emitting said smaller flow under overpressure to said openings, and separate means for emitting

nevnte større strøm under overtrykk til nevnte albu. I said greater current under overpressure to said elbow. IN

Det henvises i det følgende til tegningene: Figur 1 er et vertikalsnitt av brenneren montert i en smelteovn; Figur 2 er et vertikalsnitt av en del av et foretrukket brennerlegeme; Figur 3 er et horisontalsnitt tatt etter linjen 3—3 på figur 2. In the following, reference is made to the drawings: Figure 1 is a vertical section of the burner mounted in a melting furnace; Figure 2 is a vertical section of part of a preferred burner body; Figure 3 is a horizontal section taken along the line 3-3 in Figure 2.

Luft tilføres ved et egnet overtrykk til de enkelte brennerlegemer 4 gjennom rør 29; Brennstoff, fortrinnsvis gassformig brennstoff, leveres ved hjelp av rør 36 fra fordelingsrør 35 under et egnet overtrykk til de enkelte brennerlegemer 4. Air is supplied at a suitable excess pressure to the individual burner bodies 4 through pipe 29; Fuel, preferably gaseous fuel, is delivered by means of pipe 36 from distribution pipe 35 under a suitable excess pressure to the individual burner bodies 4.

På figur 1 er et brennerlegeme 4 vist som et eksempel innsatt i en sidevegg-åpning 7 i en ovn som har en ildfast foring 5 omgitt av et skall 6, idet nevnte brennerlegeme holdes i stilling i åpningen ved hj elp av bolter 38 som holder monteringsplaten 39 for hvert brennerlegeme tett mot skallet 6 for å gi en tilnærmet gasstett montering. Denne montering sammen med den lukkede konstruksjon av brennerlegemene|hind-rer idet vesentlige innletting av luft utenfra i ovnen gjennom brenneråpningen 7. In Figure 1, a burner body 4 is shown as an example inserted into a side wall opening 7 in an oven which has a refractory lining 5 surrounded by a shell 6, said burner body being held in position in the opening by means of bolts 38 which hold the mounting plate 39 for each burner body close to the shell 6 to provide an approximately gas-tight assembly. This assembly, together with the closed construction of the burner bodies, prevents the entry of air from the outside into the oven through the burner opening 7.

Brennerlegemet 4 omfatter en seksjon 50 hvor en strøm av brensel og en strøm av oksygenholdig gass forenes til en enhetsstrøri som innføres i antennelsesseksjonen 51. Brennerlegemet er også utrustet med en forbrenningsseksjon 52 forarbeidet av et egnet ildfast materiale og montert på en ringformet flens 53 mot en' skul-der 54 av antennelsesseksjonen 51. Antennelsesseksjonen er også forsynt med en ringformet, ildfast ring 56 og en ringformet, ildfast hylse 57 som er avpasset til sammen med ringen 56 å danne en innsnevring 55 i seksjonen 51. Stangen 58 kan anordnes i innsnevringen og en konvensjonell elektrisk tennplugg 59 for antennelse av enhetsstrømmen kan monteres på siden av seksjonen 51 med den indre ende av tennpluggen anordnet tilstøtende stangen 58 som vist. Kom-binasjonen av innsnevringen og stangen 58 er spesielt gunstig for opprettholdelse av forbren-ning av enhetsstrømmen i seksjon 52, særlig når enhetsstrømmen føres gjennom brennerlegemet med en høy hastighet. Seksjonen 51 er også forsynt med åpninger 69 og 70 for uttagning av prø-ver av enhetsstrømmen; disse åpninger er nor-malt lukket med propper 71. Istedenfor |å an-vende antennelsesorganer slik som tennplugger 59, kan enhetsstrømmen antennes i ovnens indre, skjønt en sådan fremgangsmåte foretrekkes ikke. Ved oppstarting av ovnen kan det således, for eksempel, opptennes et bål av trematerialer i ovnen. Når den brennbare enhetsstrøm inn-blåses i ovnen med lav innblåsningshastighet, vil enhetsstrømmen antennes og brenne tilbake til det normale antennelsespunkt i brenneren, ved hvilket punkt det er anordnet antennelsesorganer, hvorefter brenneren kan drives ved den tilsiktede fyringsgrad. The burner body 4 comprises a section 50 where a stream of fuel and a stream of oxygen-containing gas are combined into a unit stream which is introduced into the ignition section 51. The burner body is also equipped with a combustion section 52 prepared from a suitable refractory material and mounted on an annular flange 53 against a shoulder 54 of the ignition section 51. The ignition section is also provided with an annular refractory ring 56 and an annular refractory sleeve 57 which is adapted together with the ring 56 to form a constriction 55 in the section 51. The rod 58 can be arranged in the constriction and a conventional electric spark plug 59 for igniting the unit current may be mounted on the side of the section 51 with the inner end of the spark plug disposed adjacent the rod 58 as shown. The combination of the constriction and the rod 58 is particularly beneficial for maintaining combustion of the unit flow in section 52, particularly when the unit flow is passed through the burner body at a high rate. The section 51 is also provided with openings 69 and 70 for taking samples of the unit flow; these openings are normally closed with plugs 71. Instead of using ignition means such as spark plugs 59, the unit current can be ignited inside the furnace, although such a method is not preferred. When starting up the oven, a fire made of wood can be lit in the oven, for example. When the combustible unit stream is blown into the furnace at a low blowing rate, the unit stream will ignite and burn back to the normal ignition point in the burner, at which point ignition means are arranged, after which the burner can be operated at the intended firing rate.

Seksjonen 50 har en ringformet fordelings-sone 60, en hylse 61, et bend eller en albu 62, en munningsplate 63 og en observasjonsåpning 64 forsynt med et transparent okular 65. Hylsen 61, som støtter seg på skulderen 66 og den venstre ende av seksjonen 51, samvirker med den ringformede del 60 så at det fåes en fordeler for innføring av den minste av de to strømmer som skal forenes (i regelen brenselsstrømmen) fra ledningen 36 gjennom åpningene 67 inn i foreningskammeret 68; størrelsen og fordelingen av åpningene 67 rundt periferien av hylsen velges slik at tilførselen av fluidum til kammeret reguleres. Den største strøm (i regelen luften eller den oksygenholdige gass) innføres i kammeret 68 fra ledningen 29 gjennom munningen i platen 63 og albuen 62. The section 50 has an annular distribution zone 60, a sleeve 61, a bend or elbow 62, a mouth plate 63 and an observation opening 64 provided with a transparent eyepiece 65. The sleeve 61, which rests on the shoulder 66 and the left end of the section 51, cooperates with the annular part 60 so that a distributor is obtained for the introduction of the smaller of the two streams to be united (as a rule the fuel stream) from the line 36 through the openings 67 into the unification chamber 68; the size and distribution of the openings 67 around the periphery of the sleeve are chosen so that the supply of fluid to the chamber is regulated. The largest flow (as a rule the air or the oxygen-containing gas) is introduced into the chamber 68 from the line 29 through the mouth in the plate 63 and the elbow 62.

Ved drift av brenneren ble det funnet at det totale oksygeninnhold i prøver av enhetsstrøm-men tatt ved forskjellige punkter i planet A—A gjennom åpningene 69 og 70 ikke var det samme. Det ble også funnet at forskjellen i totalt oksygeninnhold for prøver av enhetsstrømmen tatt ved de samme eller forskjellige punkter i planet A—A kunne økes eller minskes ved å forskyve stillingen av munningsplaten 63 i platens plan på tvers av luftstrømmen ved innløpsenden av albuen 62 (se figur 3) for således å endre belig-genheten av munningen 72 og bringe luften til å slå an mot albuen 62 under en annen vinkel. Når imidlertid munningsplaten 63 ble flyttet til en stilling ved utløpsenden av albuen 62 umid-delbart foran den venstre ende av hylsen 61 med munningsplanet perpendikulært til hyl-sens akse, ble det atter funnet relativt store dif-ferenser i totalt oksygeninnhold i planet A—A i enhetsstrømmen, men forskyvning av munningsplaten på tvers av strømningsveien for den største strøm hadde ingen merkbar virkning på forskj ellen i totalt oksygeninnhold i planet A—A i enhetsstrømmen. Enn videre viste det seg at et eksisterende variasjonsmønster i oksygeninn-holdet tversover planet A—A fortsatte å bestå i enhetsstrømmen ved dens passasje gjennom resten av brennerlegemet 4. During operation of the burner, it was found that the total oxygen content of unit flow samples taken at different points in the plane A—A through openings 69 and 70 were not the same. It was also found that the difference in total oxygen content for samples of the unit flow taken at the same or different points in the plane A—A could be increased or decreased by displacing the position of the orifice plate 63 in the plane of the plate across the air stream at the inlet end of the elbow 62 (see figure 3) in order to thus change the location of the mouth 72 and bring the air to strike the elbow 62 at a different angle. However, when the orifice plate 63 was moved to a position at the outlet end of the elbow 62 immediately in front of the left end of the sleeve 61 with the orifice plane perpendicular to the axis of the sleeve, relatively large differences in total oxygen content were again found in the plane A—A in the unit flow, but displacement of the orifice plate across the flow path of the largest flow had no appreciable effect on the difference in total oxygen content in the plane A—A in the unit flow. Furthermore, it was found that an existing pattern of variation in the oxygen content across the plane A—A continued to persist in the unit flow as it passed through the rest of the burner body 4.

Ved drift av brenneren ledes følgelig den største av de to strømmer som skal forenes til brennerlegemet gjennom en munning inn i en albu som fører til foreningskamméret, idet nevnte strøm slår an mot en buet overflate i albuen hvorved den avbøyes inn i foreningskamméret, og stillingen av munningen forskyves, for å endre strømmens anslagsvinkel mot den buede overflate og derved regulere variasjoner i det totale oksygeninnhold tversover strømningsveien for enhetsstrømmen utblåst fra brenneren. Det har vist seg at minst variasjon i nevnte totale oksygeninnhold oppnåes når i det vesentlige hele den største strøm som går gjennom munningen 72 slår an mot den buede overflate av albuen 62 under slike betingelser at den minste vinkel mellom strømningsveien for nevnte strøm og en hvilken som helst tangent til den del av den buede overflate som strømmen slår an mot er over 45°, og hvorved den minste vinkel med en bangent til den del av den buede overflate som en større del av strømmen slår an mot er over 35°. Således, som vist på figur 2, representerer linjen 73, som er trukket fra venstre side av munningen 72 parallell med lengdeaksen 74 av Innløpsdelen av albuen 62, den venstre side av strømningsveien for den største strøm. Som vist ar vinkelen mellom linjen 73 og tangenten til den buede overflate hvor den sistnevnte skjæres av linjen 73 større enn 45° (vist ved vinkelen B), og vinkelen C mellom, munningsaksen 74 og tangenten til den buede overflate hvor den sistnevnte skjæres av munningsaksen 74 er større enn 65°. Videre ble det funnet at avstanden mellom åpningene 67 for tilførsel av brensel og munningsplaten 63 påvirker følsomheten av den regulering som oppnåes ved forskyvning av munningsplaten 63 derved, at når denne avstand økes, nedsettes nevnte følsomhet. Fortrinnsvis plasseres alle åpningene 67 innen en avstand av ca. 30 cm fra munningsplaten, målt langs linjen 77 trukket langs den største indre radius av albuen, og helst så nær munningsplaten som<g>jørlig. During operation of the burner, the larger of the two streams which are to be united to the burner body is consequently led through an orifice into an elbow which leads to the unification chamber, said stream impinging on a curved surface in the elbow whereby it is deflected into the unification chamber, and the position of the mouth is displaced, in order to change the angle of impact of the stream against the curved surface and thereby regulate variations in the total oxygen content across the flow path of the unit stream blown out from the burner. It has been found that the least variation in said total oxygen content is achieved when substantially all of the largest current passing through the mouth 72 strikes the curved surface of the elbow 62 under such conditions that the smallest angle between the flow path of said current and one which preferably tangent to the part of the curved surface against which the current strikes is over 45°, and whereby the smallest angle with a bang to the part of the curved surface against which a larger part of the current strikes is over 35°. Thus, as shown in Figure 2, the line 73 drawn from the left side of the orifice 72 parallel to the longitudinal axis 74 of the inlet portion of the elbow 62 represents the left side of the flow path for the largest current. As shown, the angle between the line 73 and the tangent to the curved surface where the latter is cut by the line 73 is greater than 45° (shown by the angle B), and the angle C between the muzzle axis 74 and the tangent to the curved surface where the latter is cut by the muzzle axis 74 is greater than 65°. Furthermore, it was found that the distance between the openings 67 for the supply of fuel and the mouth plate 63 affects the sensitivity of the regulation achieved by displacing the mouth plate 63, whereby when this distance is increased, said sensitivity is reduced. Preferably, all openings 67 are placed within a distance of approx. 30 cm from the muzzle plate, measured along the line 77 drawn along the largest inner radius of the elbow, and preferably as close to the muzzle plate as possible.

Som vist på figur 1 er hver av ledningene 29 som fører den største strøm (luft) til brennerle-gemene 4 forsynt med en ventil 80 for regulering av den luftmengde som under overtrykk avgis til brennerlegemet. Likeledes er hver av ledningene 36 som fører den minste strøm (brensel) til bren-nerlegemene forsynt med en ventil 81 for regulering av den brenselmengde som under overtrykk avgis til brennerlegemet. Dessuten kan, som vist på figur 1, hver av ledningene 36 være forsynt med en konvensjonell diafragmåregulert ventil 85 regulert av et konvensjonelt diafragmaorgan 86 som er forsynt med et diafragma 87. Hvert av diafragmaorganene er også forsynt med et rør 88 som leder fra innsiden av ledningen 29 til rommet over diafragmaet i diafragmaorganet så at det overfører trykket av luften i ledningen 29 til diafragmaet. Et sådant arrangement, som anvender overtrykk på brensel og luft som avgis til foreningskammeret 68, er foretrukket da det derved oppnåes at brenslet i ledningen 36 foran ventilen 81 holdes ved samme trykk som luften i ledningen 29 foran munningsplaten 63, hvorved det til brenneren avgitte forhold mellom brensel og luft, særlig ved endring av brenne-rens fyringsgrad, lettere kan reguleres til en ønsket verdi enn ved den regulering som oppnåes ved et arrangement hvor den minste strøm innføres i kammeret 68 ved innblåsning. Når således, for eksempel, fyringsgraden av ovnen skal økes, økes trykket av luften i ledningen 29 i strømmen foran munningsplaten 63 ved å åpne ventilen 80. Diafragmaorganet 86 gir automatisk det samme trykk i ledningen 36 i strømmen foran ventilen 81 så at det samme forhold mellom brensel og luft opprettholdes i enhetsstrømmen uten å endre stillingen av ventilen 81. As shown in figure 1, each of the lines 29 which lead the largest current (air) to the burner bodies 4 is provided with a valve 80 for regulating the amount of air which is released to the burner body under excess pressure. Likewise, each of the lines 36 which carry the smallest current (fuel) to the burner bodies is provided with a valve 81 for regulating the quantity of fuel which is delivered to the burner body under excess pressure. Also, as shown in figure 1, each of the lines 36 can be provided with a conventional diaphragm-regulated valve 85 regulated by a conventional diaphragm member 86 which is provided with a diaphragm 87. Each of the diaphragm members is also provided with a pipe 88 which leads from the inside of the line 29 to the space above the diaphragm in the diaphragm member so that it transfers the pressure of the air in the line 29 to the diaphragm. Such an arrangement, which uses excess pressure on fuel and air which is delivered to the unification chamber 68, is preferred as it is thereby achieved that the fuel in the line 36 in front of the valve 81 is kept at the same pressure as the air in the line 29 in front of the orifice plate 63, whereby the ratio delivered to the burner between fuel and air, in particular by changing the burner's degree of firing, can more easily be regulated to a desired value than by the regulation achieved by an arrangement where the smallest current is introduced into the chamber 68 by blowing in. Thus, when, for example, the degree of firing of the furnace is to be increased, the pressure of the air in the line 29 in the flow in front of the mouth plate 63 is increased by opening the valve 80. The diaphragm member 86 automatically gives the same pressure in the line 36 in the flow in front of the valve 81 so that the same ratio between fuel and air is maintained in the unit flow without changing the position of the valve 81.

Claims (2)

1. Brenner for en smelteovn, omfattende en brennerseksjon (52), en seksjon (68) som skal tjene til å forene en strøm av brensel og en strøm av en oksygenholdig gass og som er knyttet til brennerseksjonen for å avgi den forenede strøm til denne, en albuseksjon (62) som har en krum del og som i den ene ende er knyttet til den annen ende av foreningsseksjonen (68) for å levere den største av de to nevnte strømmer til denne, og en flerhet av munningsanordninger (67) i foreningsseksjonen (68) anordnet rundt periferien av denne seksjon nær albuseksjonen (62) for å levere den minste av de to strømmer1. Burner for a melting furnace, comprising a burner section (52), a section (68) which will serve to combine a flow of fuel and a flow of an oxygen-containing gas and which is connected to the burner section to deliver the combined flow to it , an elbow section (62) which has a curved part and which is connected at one end to the other end of the union section (68) to deliver the larger of the two aforementioned streams to it, and a plurality of orifice devices (67) in the union section (68) arranged around the periphery of this section near the elbow section (62) to supply the smaller of the two streams til foreningsseksjonen (68),karakterisertved en plate (63) som har en munningsåpning (72) for levering av den største av de to nevnte strømmer til den krumme del av albuseksjonen (62), hvilken plate anordnes i albuseksjonen i en slik stilling at den største strøm leveres gj ennom munningsåpningen (72) for å slå an mot den krumme delen i en strømningsbane som danner en vinkel med overflaten av den krumme del, idet vinkelen (B, C) mellom strømningsbanen og en hvilken som helst tangent til overflaten av den krumme del som strømmen slår an mot, er større enn 45° for praktisk talt hele den anslående strøm og er også større enn 65° for hoved-mengden av den anslående strøm. to the union section (68), characterized by a plate (63) having a mouth opening (72) for delivery of the larger of the two aforementioned streams to the curved part of the elbow section (62), which plate is arranged in the elbow section in such a position that the maximum current is delivered through the orifice (72) to impinge on the curved portion in a flow path forming an angle with the surface of the curved portion, the angle (B, C) between the flow path and any tangent to the surface of the curved part against which the current impinges is greater than 45° for practically all of the estimated current and is also greater than 65° for the bulk of the estimated current. 2. Brenner som angitt i krav 1,karakterisert vedat munningsplaten er bevegelig montert i albuen for å forskyve stillingen av nevnte munning.2. Burner as stated in claim 1, characterized in that the mouth plate is movably mounted in the elbow to displace the position of said mouth.