燃烧燃料的方法技术

尤其在冶金容器（２２）内燃烧燃料（５）的方法，燃料（５）由游离的碳氢化合物和／或细颗粒至粉尘状固体燃料组成，其特征为：在大体上圆柱形或沿射流方向略呈锥形扩张的氧或含氧气体的主射流（１４）中，吹入多投斜交地对准此主射流（１４）中心纵轴线（２）的燃料射流（１３），它们环绕在主射流（１４）周围构成，贯入主射流（１４）中和被吸入主射流（１４）内。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于燃烧由游离的碳氢化合物和/或细颗粒至粉尘状固体燃料组成的燃料的方法，主要用于冶金容器中。此外本专利技术还涉及一种用于实施此方法的燃烧器和具有按本专利技术的燃烧器的冶金容器。已知各种结构类型的燃烧器用于燃烧气态、液态或细颗粒的固体燃料，其中，氧或含氧的气体与燃料分开地输往燃烧器出口。例如由WO91/06804已知一种油的燃烧器，其中，液态的矿物燃料通过中心管排出，而氧气通过沿径向围绕此中心管并平行于它设置的流出口排出，其中，一部分氧量可以较低的速度而其余的氧可以高的速度从燃烧器排出。由此应避免生成氮氧化物。由EP-A-0347002已知一种燃烧器，其中，氧借助于多股方向与燃烧器轴线成一角度在20°与60°之间的氧射流，朝着沿燃烧器轴线方向吹入中央的固体燃料输入。因此造成涡流和氧与细颗粒固体燃料的内部混合。这样做的缺点是，由于与细颗粒至粉尘状燃料的燃烧速度相比，在外面围绕着燃烧器或燃烧器射流的可燃气体的燃烧速度要快得多，所以供入的细颗粒至粉尘状燃料的燃烧进行得不那么完全。此外，这种已知燃烧器还有一个缺点，即，在细颗粒燃料从中心内管排出后立即与氧一起造成涡流，从而形成一燃烧区，此燃烧区就在燃烧器的出口处。其结果是造成燃烧器出口高的热负荷并因而严重磨损。由EP-B-0481955已知一种燃烧器，其中避免了这种严重的磨损。在由此文献已知的燃烧器中，燃料的输入在中央进行，氧的输入借助于围绕在中央燃料射流周围的氧射流进行，它们相对于中央燃料射流是倾斜的，其中，氧射流与燃料射流的交点位于与燃烧器出口一定距离处。由DE-C-4238020已知一种也可用作燃烧器的多介质喷嘴。这种已知的多介质喷嘴用来引入气态、液态或可气动输送的固体燃料以及氧，其中，这些物质的输送通过一中心管和围绕着中心管的一个或多个环形间隙进行，这些环形间隙通过同心于中心管设置的管子形成。然而在这里存在的问题是通过多介质喷嘴输入的燃料与氧的均匀混合问题。本专利技术的目的是创造一种前言所述类型的方法以及一种实施此方法的燃烧器，它们能最佳地满足下列互相矛盾的要求一方面氧与燃料应进行非常充分地混合，但另一方面应不出现涡流效应或保持尽可能小。当一种最佳的混合也应在燃烧器射流的边缘区内获得时，则尤其难以实现这些要求。本专利技术的另一个目的在于，能借助于同一个燃烧器在始终形成均匀的火焰的情况下大范围地调整功率；也就是说此燃烧器应能在一个宽大的功率范围内工作，而且具有稳定和均匀持久的火焰。在这种情况下在整个功率范围火焰厚度还应只出现微小的变化。在一种前言所述类型的方法中此目的这样来达到，即，在大体上圆柱形或沿射流方向略呈锥形扩张的氧或含氧气体的主射流中，吹入多股斜交地对准此主射流中心纵轴线的燃料射流，它们环绕着主射流周围构成，贯入主射流中和被吸入主射流内，其中，最好在主射流内部的中心形成另一个由游离的碳氢化合物和/或细颗粒至粉尘状固体燃料组成的燃料射流，它被主射流环状地围绕。可以通过以下措施在一个很宽的功率范围内获得特别稳定的火焰，即，在燃料射流贯入前，主射流加速至超音速。尤其使用在生产生铁水、粗钢或钢的冶金容器内的实施按本专利技术的方法的燃烧器，其特征在于下列特点的组合-第一管用于构成氧或含氧气体的输入通道和由这些气体组成的主射流；-第二管围绕着第一管并构成用于输入燃料的环形间隙；-其中环形间隙出口端为形成一股股燃料射流以多个围绕在第一管周围最好设计为拉瓦尔喷嘴的流出通道结束；以及-流出通道出口端相对于第一管中心纵轴线斜交并指向此中心纵轴线；使得-燃料射流贯入主射流中。在这里第一管内侧最好设计为喷嘴，最好设计为拉瓦尔喷嘴。一种最佳实施形式的特征为，在第一管内的中央设一与燃料输送管连接的中心管，通过它使得用于氧或含氧气体的输入通道形成环形间隙，在这种情况下，若中心管的外侧从第一管喷嘴结构的狭窄位置至中心管的出口有一朝出口方向缩小的锥形表面，则结果表明有利地避免了涡流效应。在这里合乎目的的做法是，中心管内侧大约从第一管喷嘴结构的狭窄位置起有一朝出口方向收缩的锥形内表面。为了调整最佳的火焰形成，中心管最好可在第一管内沿第一管中心纵轴线方向移动地被导引。第一管的出口端，尤其是它的整个喷嘴状结构，最好有一个特有的可与此第一管可拆式连接的最好可通过螺旋连接装置连接的出口件，其中，第一管可拆式的出口件最好在出口端制有一沿径向向外延伸的法兰，以及此法兰上有流出通道。因此，此燃烧器可以普遍适用，亦即可用于不同的燃料，在这种情况下往往只须更换第一管的出口端，为的是换上一个有适应于该燃料的流出通道的构件。此流出通道例如对于液态燃料设计为喷雾嘴。为了形成特别稳定的火焰，第二管最好被第三管围绕并与此同时构成另一个环形间隙，用于输入空气和/或惰性气体，其中，合乎目的是第三管有内冷却，最好用水内冷却。只有小量涡流形成的良好混合尤其可以这样达到，即，每个流出通道的中心线在一个通过第一管中心纵轴线和通过流出通道出口的平面上的法向投影与中心纵轴线形成一个夹角α在2与8°之间，以及，此外，流出通道的轴线相对于一个垂直于第一管中心纵轴线定向的平面成一角度β在85和60°之间。若设有中心管，则合乎目的的是此中心管的特征在于，中心管锥形部分的孔口角γ在0.1和4°之间。为了使中心管适应于各种燃料，此中心管最好同样有一可拆式固定的出口部分，它最好设计为油雾化喷嘴。本专利技术还包括用氧替换燃料，所以主射流由燃料构成，由斜交的射流由氧或由含氧的气体构成，以及本专利技术还包括一种与此相应设计的燃烧器。当燃烧器装在冶金容器上时，合乎目的的是燃烧器可摆动地固定在一装在冶金容器上的支座上，并为了输入燃料和氧或含氧气体通过冶金容器的孔向里伸出。燃烧器最好设有用于覆盖孔的盖板，孔的直径比燃烧器的直径大，在这种情况下合乎目的的是设多块允许燃烧器摆动并相互靠紧滑动的阻尼板。此外，燃烧器上方最好用一护板覆盖。下面借助于附图表示的两种实施例详细说明本专利技术，其中，附图说明图1表示通过燃烧器中心纵轴线的纵剖面。图2表示图1的放大详图。图3表示沿图2中箭头III方向在图2中所表示的详图。图4涉及一种按本专利技术的燃烧器简化的实施形式。图5表示按本专利技术的燃烧器在冶金容器内的安装。在图1中表示的燃烧器有一第一管1，通过此管输入氧或含氧气体。此第一管1沿燃烧器中心纵轴线2的方向延伸并被一第二管3所围绕，通过此第二管3在第一管与第二管之间形成一环形间隙4。固态、液态或由游离的碳氢化合物和/或细颗粒至粉尘状固体燃料组成的可气动输送的气态燃料5，通过此环形间隙4输入。第一管1的内侧在出口端6设计为拉瓦尔喷嘴式的，此出口端6系由一特有的可方便地通过螺旋连接从第一管1拆下的出口件7构成，所以氧或含氧气体以超音速从出口件7排出。出口件7的前端6设有一沿径向向外延伸的法兰8，法兰8以其外圆周贴靠在第二管3的内壁上。在法兰8中制有燃料5的流出通道9，它们按如下方式设计沿第一管1的圆周均匀分布的流出通道9的中心线10倾斜地朝向燃烧器的中心纵轴线2(此中心纵轴线2与第一管1的中心纵轴线是一致的)。每条中心线10在一个通过中心纵轴线2和通过出口11的平面上的法向投影与中心纵轴线2形成一个夹角α在2°与8°之间。流出通道9的中心线10与一个垂直于燃烧器中心纵轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：诺伯特·拉马塞德，约翰尼斯·米勒，斯特凡·季米特洛夫，哈拉尔德·贝格尔，约翰尼斯·施泰因斯，
申请(专利权)人：奥地利钢铁联合企业阿尔帕工业设备制造公司，
类型：发明
国别省市：