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CH694405A5 - Burner for the generation of high process temperatures by combustion of a fluid or fluidized fuel with an oxygen-containing gas. - Google Patents

Burner for the generation of high process temperatures by combustion of a fluid or fluidized fuel with an oxygen-containing gas. Download PDF

Info

Publication number
CH694405A5
CH694405A5 CH01434/00A CH14342000A CH694405A5 CH 694405 A5 CH694405 A5 CH 694405A5 CH 01434/00 A CH01434/00 A CH 01434/00A CH 14342000 A CH14342000 A CH 14342000A CH 694405 A5 CH694405 A5 CH 694405A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
burner
cooling jacket
nozzle
oxygen
burner according
Prior art date
Application number
CH01434/00A
Other languages
German (de)
Inventor
Markus Adamus
Gustav Maurer
Original Assignee
Von Roll Umwelttechnik Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Von Roll Umwelttechnik Ag filed Critical Von Roll Umwelttechnik Ag
Priority to CH01434/00A priority Critical patent/CH694405A5/en
Priority to PCT/CH2001/000435 priority patent/WO2002008665A1/en
Priority to JP2002514316A priority patent/JP3864141B2/en
Publication of CH694405A5 publication Critical patent/CH694405A5/en

Links

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
    • F23D14/20Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • 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
    • F23D14/46Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/72Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F23D14/78Cooling burner parts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/30Technologies for a more efficient combustion or heat usage

Landscapes

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

Description

       

  



   Die Erfindung betrifft einen Brenner zur Erzeugung von hohen Prozesstemperaturen durch Verbrennung eines fluiden oder fluidisierten Brennstoffes mit einem sauerstoffhaltigen Gas gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. 



   Ein Brenner dieser Art ist beispielsweise aus der EP-B1-0 332 644 bekannt. In einem Gehäuse dieses Brenners ist ein Düsenkopf untergebracht, der eine zentrale Sauerstoffdüse sowie mehrere in einem radialen Abstand zu dieser angeordnete, periphere Sauerstoffdüsen für das sauerstoffhaltige Gas aufweist. In einem kleineren radialen Abstand zu der zentralen Sauerstoffdüse ist eine Anzahl von an eine Brennstoffleitung angeschlossenen Brennstoffdüsen angeordnet. Alle Düsen liegen parallel zueinander und zu der Längsachse des Brenners, und die Austrittsöffnungen aller Düsen befinden sich in einer zur Längsachse des Brenners rechtwinkligen Ebene. Somit ist auch die Flammenrichtung der am Austritt der Brennstoffdüsen durch den Sauerstoff erzeugten Brennflamme in der Längsrichtung des Brenners ausgerichtet. 



   Bei bestimmten Anwendungen von Brennern ist jedoch eine Umlenkung der Brennerflamme in einem gewissen Winkel zur Längs- bzw. Einbauachse des Brenners erforderlich. Zu diesem Zweck muss der mit dem Düsenkopf versehene vordere Bereich des Brenners - ähnlich wie bei Schweissbrennern - gegenüber dem zum Einbau vorgesehenen Teil abgewinkelt    werden. Dies bedeutet jedoch gerade bei den zur Erzeugung von hohen Prozesstemperaturen vorgesehenen Sauerstoffbrennern, die thermisch sehr hoch belastet sind und bei denen der Einbau in einen Kühlmantel unumgänglich ist, einen sehr grossen konstruktiven Aufwand. Zudem ist eine Demontage meist nicht möglich. 



   Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Brenner der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine Umlenkung der Brennerflamme ermöglicht und dennoch in der Konstruktion, Montage und Wartung einfach und kostengünstig ist. 



   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen Brenner mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. 



   Bevorzugte Weiterausgestaltungen des erfindungsgemässen Brenners bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche. 



   Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. 



   Es zeigen: Fig. 1 im Längsschnitt einen vorderen Teil eines Brenners mit einem eingebauten Düsenkopf; Fig. 2 im Längsschnitt einen hinteren Teil des Brenners nach Fig. 1; Fig. 3 einen Düsenkopfkörper im Längsschnitt; und Fig. 4 den Düsenkopfkörper nach Fig. 2 in Pfeilrichtung P gesehen. 



   Gemäss Fig. 1 und 2 umfasst ein Brenner 1 einen lanzenförmigen Brennereinsatz 2 sowie einen sich über einen Teil der Brennereinsatz-Länge erstreckenden Kühlmantel 3. Der Brennereinsatz 2 ist von hinten in den Kühlmantel 3 einschiebbar und mit dem Letzteren in weiter unten beschriebener Weise verbindbar. Die Längsachse des Brenners 1 ist mit L bezeichnet. 



   Der Kühlmantel 3 weist eine Innenwand 4 sowie eine Aussenwand 5 auf, zwischen denen ein ringförmiger Hohlraum 6 vorhanden ist. Im vorderen Bereich des Brenners 1 ist die Innenwand 4 über eine vordere Wand 7 mit der Aussenwand 5 verbunden, sodass der Hohlraum 6 nach vorne abgeschlossen ist. Mit Vorteil wird der Kühlmantel 3 aus mehreren axial aneinander angeschlossenen und vorzugsweise zusammengeschweissten Rohrstücken zusammengesetzt, wobei zuvorderst ein doppelwandiges, die vordere Wand 7 aufweisendes Verbindungsstück 8 vorhanden ist. 



   In den Hohlraum 6 ragt von hinten ein Zwischenrohr 10 hinein, das den Hohlraum 6 in zwei radial voneinander getrennte Strömungszonen 11, 12 unterteilt. Im vorderen Kühlmantelbereich sind die Strömungszonen 11, 12 über einen zwischen dem vorderen Zwischenrohrende und der vorderen Wand 7 vorhandenen Spalt miteinander verbunden. Zwischen dem Umfang des Zwischenrohres 10 und der Kühlmantel-Aussenwand 5, d.h. in der äusseren Strömungszone 11, ist ein schraubenlinienförmig verlaufender Distanzhalter 9 vorgesehen, der beispielsweise als ein um das Zwischenrohr 10 herum gewundener Kupferdraht ausgebildet ist.

   Im hinteren Bereich ist gemäss Fig. 4 das Zwischenrohr 10 in einer stirnseitigen Vertiefung 14 eines hülsenförmigen Abschlussstückes 13 eingesetzt, welches auf der Innenwand    4 des Kühlmantels 3 beispielsweise mittels Schweissens befestigt ist und den Hohlraum 6, d.h. sowohl die innere Strömungszone 12 als auch die äussere Strömungszone 11, von hinten verschliesst (d.h. auch die Aussenwand 5 ist stirnseitig mit dem Abschlussstück 13 verbunden).

   Eine in Pfeilrichtung E über einen Einlass 16 und eine radiale Einlassöffnung 17 in der Aussenwand 5 im hinteren Bereich des Kühlmantels 3 in die äussere Strömungszone 11 eingeleitete Kühlflüssigkeit strömt in Brennerlängsrichtung nach vorne, wobei die Strömung durch einen durch den Distanzhalter 9 gebildeten schraubenlinienförmigen Kanal erfolgt und für eine gute Durchmischung und Verwirbelung der Kühlflüssigkeit und dadurch für einen verstärkten Kühlungseffekt sorgt. Im vorderen Kühlmantelbereich, d.h. im Bereich der vorderen Wand 7, wird die Kühlflüssigkeit in Pfeilrichtung K in die innere Strömungszone 12 umgelenkt, in welcher sie dann wieder nach hinten zurückströmt.

   Ein durch das hülsenförmige Abschlussstück 13 umschlossener Ringraum 15, der eine axiale Fortsetzung der inneren Strömungszone 12 darstellt, ist über eine im Abschlussstück 13 vorgesehene radiale Auslassöffnung 18 mit einem Auslass 19 verbunden. Der Kühlflüssigkeitsaustritt ist in Fig. 4 mit Pfeil A angedeutet. 



   Der Brennereinsatz 2 umfasst ein von hinten in den zentralen Innenraum 24 des Kühlmantels 3 hineinragendes, lanzenförmiges Rohr 23, das gemäss Fig. 1 im vorderen Bereich des Brenners 1 über einen ringförmigen, an der Innenwand 4 des Kühlmantels 3 dichtend anliegenden Distanzhalter 27 in einem radialen Abstand von der Innenwand 4 gehalten wird. 



   Das lanzenförmige Rohr 23 umschliesst einen über eine Einlassöffnung 33 und einen Einlass 34 (Fig. 2) an eine nicht näher dargestellte Quelle von einem sauerstoffhaltigen Gas angeschlossenen Innenraum 32. Der Innenraum 32 ist von hinten durch ein Abschlussstück 43 abgeschlossen. 



   Im vorderen Bereich des lanzenförmigen Rohres 23 ist gemäss Fig. 1 ein Düsenkopf 20 befestigt (vorzugsweise mittels Schweissens), der als ein in Fig. 3 dargestellter zylindrischer Körper ausgebildet ist, dessen Längsachse mit der Längsachse L des Brenners 1 zusammenfällt, und der mit zwei parallelen, mit der Längsachse L einen Winkel  alpha einschliessenden Stirnflächen 21, 22 versehen ist. Beim in Fig. 1 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel  alpha 45 DEG . 



   Der Düsenkopf 20 weist eine zur Längsachse L parallele Bohrung 36 auf, in welcher eine Brennstoffdüse 25 dichtend eingesetzt ist. Die Brennstoffdüse 25 weist ein mit einem Gewinde versehenes hinteres Endstück 26 auf, mit welchem sie in eine Brennstoffleitung 29 bzw. in ein mit dieser Brennstoffleitung 29 verbundenes Gegenstück 28 einschraubbar ist. Zwischen einem Zapfen 30 der Brennstoffdüse 25 und dem Gegenstück 28 ist stirnseitig ein Dichtungsring 31 angeordnet. Die sich in Längsrichtung des Brenners 1 erstreckende und den Innenraum 32 des Rohres 23 durchragende Brennstoffleitung 29 ist an eine nicht näher dargestellte Brennstoffquelle angeschlossen. 



   Der Düsenkopf 20 weist ferner mindestens eine Sauerstoffdüse 35 auf, wobei gegebenenfalls das Rohr 23 die Zufuhrleitung für das sauerstoffhaltige Gas zu der Sauerstoffdüse 35 bildet. Wie aus Fig. 4 ersichtlich kann der Düsenkopf 20 beispielsweise mit drei parallel zueinander angeordneten Sauerstofdüsen 35 versehen sein. Gegebenenfalls weisen die Sauerstofdüsen 35 einen konstanten Durchmesser auf. Sie könnten allerdings auch einen sich stetig verjüngenden Querschnitt oder die Form einer Lavaldüse aufweisen. Statt der drei nebeneinander verlaufenden Sauerstofdüsen 35 könnte auch eine einzige Sauerstoffdüse mit einem schlitzförmigen, bogenförmig ausgestalteten Querschnitt vorgesehen sein. 



   Die Sauerstoffdüsen 35 und die Brennstoffdüse 25 sind in einem Winkel beta  zueinander angeordnet. Beim dargestellten, herstellungstechnisch besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel verlaufen die Sauerstoffdüsen 35 rechtwinklig zu den Stirnflächen 21, 22 des Düsenkörpers 20, und der Winkel  beta  ist gleich gross wie der Winkel  alpha , nämlich 45 DEG . Die den Winkel  beta  einschliessenden Düsenaustrittsrichtungen der Brennstoffdüse 25 und der Sauerstoffdüse 35 sind in Fig. 1 mit B und S bezeichnet. 



   Parallel zu den Stirnflächen 21, 22 des Düsenkörpers 20 verläuft auch die vordere Wand 7 des Kühlmantels 3, die vordere Stirnfläche 38 des lanzenförmigen Rohres 23, die vordere Stirnfläche 39 des Zwischenrohres 10, und die Stirnflächen 40 des ringförmigen Distanzhalters 27. Dabei ist der Düsenkopf 20 mit seiner mit den Düsenaustrittsöffnungen versehenen Stirnfläche 21 gegenüber den Stirnflächen 37, 39 des Kühlmantels bzw. des Zwischenrohres 10 in Längsrichtung des Brenners 1 etwas zurückversetzt, damit eine optimale Kühlung des Düsenkopfes 20 gewährleistet ist. 



   Zur Befestigung des in den Kühlmantel 3 von hinten eingeschobenen Brennereinsatzes 2 im Letzteren ist gemäss    Fig. 2 die im Vergleich zur Aussenwand 5 sich weiter nach hinten erstreckende Innenwand 4 des Kühlmantels 3 mit einem ringförmigen Flansch 46 verbunden (vorzugsweise mittels Schweissens), an dem ein auf dem lanzenförmigen Rohr 23 vorzugsweise aufgeschweisster, ringförmiger Gegenflansch 47 zur Anlage kommt. Beide Flansche 46, 47 sind mit einer Anzahl von einander gegenüberliegenden Löchern 48 für in der Zeichnung nicht dargestellte Befestigungsschrauben versehen. 



   Als sauerstoffhaltiges Gas kann Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder reiner Sauerstoff verwendet werden. Zum Erzeugen einer besonders hohen Flammentemperatur (bei kleiner Abgasmenge) wird vorzugsweise reiner Sauerstoff verwendet. Durch die erfindungsgemässe Anordnung der Sauerstoffdüsen 35 in einem Winkel  beta , der zwischen 10 DEG und 75 DEG  variieren kann und vorzugsweise 45 DEG  beträgt, wird die am Austritt der Düsen 25, 35 erzeugte Flamme in Richtung des Sauerstoffstrahles, d.h. in Düsenaustrittsrichtung S umgelenkt. Durch eine Expansion des Sauerstoffstrahles am Austritt der Sauerstoffdüse 35 und die Brennstoffinjektion an dieser Stelle wird die notwendige Zerstäubung des Brennstoffes erreicht. 



   Die erfindungsgemässe Umlenkung der Flamme in einer bestimmten Richtung gegenüber der Längsrichtung des Brenners ist insbesondere bei so genannten Impuls-Brennern von Vorteil, mit denen die zu verbrennende Masse in Bewegung gesetzt wird. So werden beispielsweise lanzenförmige Brenner in eine Ofenwand eines Schmelzofens eingebaut, in welchem ein Schmelzbad bzw. ein Schlackenbad durch eine tangentiale Eindüsung in Rotation versetzt wird. Auch die oberhalb des Bades vorhandenen, CO-haltigen    Abgase können durch in Ofenwand eingebaute Impuls-Brenner nachverbrannt werden. Die erfindungsgemässe Flammenumlenkung gegenüber der Brenner-Längsachse L, bei der keine Abwinkelung des Brennereinsatzes notwendig ist, erleichtert den Einbau des Brenners in die Ofenwand.

   Beim erfindungsgemässen Brenner 1 kann der gesamte Brennereinsatz 2 in einfacher Weise - ohne Demontage des Kühlmantels 3 - demontiert und gewartet oder ersetzt werden. Auch kann die Brennstoffdüse 25 an sich problemlos ausgewechselt oder gewartet werden. 



   Für eine bestimmte Verwendung kann der notwendige Umlenkwinkel, d.h. der Winkel  beta , optimal gewählt werden. Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, kann durch eine Gelenklagerung 50 des Brenners 1 bzw. des den Brennereinsatz 2 aufnehmenden Kühlmantels 3 in einer Ofenwand 49 auch noch der Brenner 1 bzw. seine Längsachse L in einem bestimmten Winkelbereich gegenüber der Ofenwand 49 verschwenkt und mittels einer Justiervorrichtung 51 in gewünschter Lage fixiert werden, wodurch die Flammenrichtung noch zusätzlich eingestellt werden kann. Der Kühlmantel 3 ist an seinem Aussenumfang mit einem einen Teil der Gelenklagerung 50 bildenden kugelförmigen Lagerkörper 52 versehen, der mit einer ofenwandfesten hohlkugelförmigen Pfanne 54 wirkverbunden ist.

   Die Justiervorrichtung 51 umfasst einen am Umfang des Kühlmantels 3 angeordneten, mit dem Lagerkörper 52 verbundenen und mit Justierschrauben 55 ausgestatteten Flansch 53. Mittels der an der Ofenwand 49 abstützbaren Justierschrauben 55 kann die Winkeleinstellung des Flansches 53 bzw. des Kühlmantels 3 gegenüber der Ofenwand fixiert werden.



  



   The invention relates to a burner for generating high process temperatures by burning a fluid or fluidized fuel with an oxygen-containing gas according to the preamble of claim 1.



   A burner of this type is known for example from EP-B1-0 332 644. A housing of this burner houses a nozzle head which has a central oxygen nozzle and a plurality of peripheral oxygen nozzles for the oxygen-containing gas which are arranged at a radial distance therefrom. A number of fuel nozzles connected to a fuel line are arranged at a smaller radial distance from the central oxygen nozzle. All of the nozzles are parallel to one another and to the longitudinal axis of the burner, and the outlet openings of all of the nozzles are located in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the burner. Thus, the direction of the flame of the combustion flame generated by the oxygen at the outlet of the fuel nozzles is also aligned in the longitudinal direction of the burner.



   In certain burner applications, however, the burner flame must be deflected at a certain angle to the longitudinal or installation axis of the burner. For this purpose, the front area of the torch, which is provided with the nozzle head, must be angled in relation to the part intended for installation, similar to welding torches. However, this means that the oxygen burners provided for the production of high process temperatures, which are subject to very high thermal loads and for which the installation in a cooling jacket is unavoidable, involve a very great deal of design effort. In addition, disassembly is usually not possible.



   The object of the present invention is to create a burner of the type mentioned at the outset, which enables the burner flame to be deflected and yet is simple and inexpensive in terms of construction, assembly and maintenance.



   According to the invention, this object is achieved by a burner with the features of claim 1.



   Preferred further developments of the burner according to the invention form the subject of the dependent claims.



   The invention is explained in more detail below with reference to the drawing.



   1 shows a longitudinal section of a front part of a burner with a built-in nozzle head; Fig. 2 in longitudinal section a rear part of the burner according to Fig. 1; 3 shows a nozzle head body in longitudinal section; and FIG. 4 seen the nozzle head body according to FIG. 2 in the direction of arrow P.



   1 and 2, a burner 1 comprises a lance-shaped burner insert 2 and a cooling jacket 3 which extends over part of the burner insert length. The burner insert 2 can be inserted into the cooling jacket 3 from behind and can be connected to the latter in the manner described below. The longitudinal axis of the burner 1 is designated by L.



   The cooling jacket 3 has an inner wall 4 and an outer wall 5, between which an annular cavity 6 is present. In the front area of the burner 1, the inner wall 4 is connected to the outer wall 5 via a front wall 7, so that the cavity 6 is closed off at the front. The cooling jacket 3 is advantageously composed of a plurality of pipe pieces which are axially connected to one another and preferably welded together, a double-walled connecting piece 8 having the front wall 7 being present first.



   An intermediate tube 10 projects into the cavity 6 from behind and divides the cavity 6 into two radially separate flow zones 11, 12. In the front cooling jacket area, the flow zones 11, 12 are connected to one another via a gap present between the front intermediate pipe end and the front wall 7. Between the circumference of the intermediate tube 10 and the cooling jacket outer wall 5, i.e. In the outer flow zone 11, a helical spacer 9 is provided, which is designed, for example, as a copper wire wound around the intermediate tube 10.

   4, the intermediate tube 10 is inserted in an end recess 14 of a sleeve-shaped end piece 13, which is fastened to the inner wall 4 of the cooling jacket 3, for example by welding, and the cavity 6, i.e. both the inner flow zone 12 and the outer flow zone 11 are closed from the rear (i.e. the outer wall 5 is also connected to the end piece 13 at the end).

   A cooling liquid introduced into the outer flow zone 11 via an inlet 16 and a radial inlet opening 17 in the outer wall 5 in the rear region of the cooling jacket 3 flows in the longitudinal direction of the burner, the flow taking place through a helical channel formed by the spacer 9 and ensures a good mixing and swirling of the cooling liquid and thereby provides an increased cooling effect. In the front cooling jacket area, i.e. in the area of the front wall 7, the cooling liquid is deflected in the direction of arrow K into the inner flow zone 12, in which it then flows back again.

   An annular space 15 enclosed by the sleeve-shaped end piece 13, which represents an axial continuation of the inner flow zone 12, is connected to an outlet 19 via a radial outlet opening 18 provided in the end piece 13. The coolant outlet is indicated by arrow A in FIG. 4.



   The burner insert 2 comprises a lance-shaped tube 23 projecting into the central interior 24 of the cooling jacket 3 from behind, which according to FIG. 1 in the front area of the burner 1 via an annular spacer 27 sealingly abutting the inner wall 4 of the cooling jacket 3 in a radial direction Distance from the inner wall 4 is kept.



   The lance-shaped tube 23 encloses an interior 32 connected to an unshown source of an oxygen-containing gas via an inlet opening 33 and an inlet 34 (FIG. 2). The interior 32 is closed off from behind by an end piece 43.



   1, a nozzle head 20 is fastened (preferably by welding), which is designed as a cylindrical body shown in FIG. 3, the longitudinal axis of which coincides with the longitudinal axis L of the burner 1, and the one with two parallel end faces 21, 22 including an angle alpha with the longitudinal axis L is provided. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 3, the angle alpha is 45 °.



   The nozzle head 20 has a bore 36 parallel to the longitudinal axis L, in which a fuel nozzle 25 is inserted in a sealing manner. The fuel nozzle 25 has a threaded rear end piece 26, with which it can be screwed into a fuel line 29 or into a counterpart 28 connected to this fuel line 29. A sealing ring 31 is arranged on the end face between a pin 30 of the fuel nozzle 25 and the counterpart 28. The fuel line 29, which extends in the longitudinal direction of the burner 1 and extends through the interior 32 of the tube 23, is connected to a fuel source, not shown in detail.



   The nozzle head 20 also has at least one oxygen nozzle 35, the tube 23 optionally forming the supply line for the oxygen-containing gas to the oxygen nozzle 35. As can be seen from FIG. 4, the nozzle head 20 can be provided, for example, with three oxygen nozzles 35 arranged parallel to one another. Optionally, the oxygen nozzles 35 have a constant diameter. However, they could also have a continuously tapering cross-section or the shape of a Laval nozzle. Instead of the three oxygen nozzles 35 running alongside one another, a single oxygen nozzle with a slit-shaped, arc-shaped cross section could also be provided.



   The oxygen nozzles 35 and the fuel nozzle 25 are arranged at an angle beta to one another. In the embodiment shown, which is particularly advantageous in terms of production technology, the oxygen nozzles 35 run at right angles to the end faces 21, 22 of the nozzle body 20, and the angle beta is the same size as the angle alpha, namely 45 °. The nozzle exit directions of the fuel nozzle 25 and the oxygen nozzle 35, including the angle beta, are designated B and S in FIG. 1.



   The front wall 7 of the cooling jacket 3, the front end face 38 of the lance-shaped tube 23, the front end face 39 of the intermediate tube 10, and the end faces 40 of the annular spacer 27 also run parallel to the end faces 21, 22 of the nozzle body 20 20 with its end face 21 provided with the nozzle outlet openings is set back somewhat in the longitudinal direction of the burner 1 relative to the end faces 37, 39 of the cooling jacket or the intermediate tube 10, so that optimal cooling of the nozzle head 20 is ensured.



   To fasten the burner insert 2 inserted into the cooling jacket 3 from behind in the latter, the inner wall 4 of the cooling jacket 3, which extends further backwards in comparison to the outer wall 5, is connected to an annular flange 46 (preferably by welding), on which a on the lance-shaped tube 23, preferably welded, annular counter flange 47 comes to rest. Both flanges 46, 47 are provided with a number of mutually opposite holes 48 for fastening screws, not shown in the drawing.



   Air, oxygen-enriched air or pure oxygen can be used as the oxygen-containing gas. Pure oxygen is preferably used to generate a particularly high flame temperature (with a small amount of exhaust gas). Due to the arrangement according to the invention of the oxygen nozzles 35 at an angle beta which can vary between 10 ° and 75 ° and is preferably 45 °, the flame generated at the outlet of the nozzles 25, 35 is directed in the direction of the oxygen jet, i.e. deflected in the nozzle exit direction S. The necessary atomization of the fuel is achieved by an expansion of the oxygen jet at the outlet of the oxygen nozzle 35 and the fuel injection at this point.



   The deflection of the flame according to the invention in a certain direction with respect to the longitudinal direction of the burner is particularly advantageous in the case of so-called pulse burners, with which the mass to be burned is set in motion. For example, lance-shaped burners are installed in a furnace wall of a melting furnace, in which a molten bath or a slag bath is set in rotation by a tangential injection. The CO-containing exhaust gases above the bath can also be re-burned using pulse burners built into the furnace wall. The flame deflection according to the invention with respect to the burner longitudinal axis L, in which no angling of the burner insert is necessary, simplifies the installation of the burner in the furnace wall.

   In the burner 1 according to the invention, the entire burner insert 2 can be disassembled and serviced or replaced in a simple manner - without dismantling the cooling jacket 3. The fuel nozzle 25 itself can also be easily replaced or serviced.



   For a certain application, the necessary deflection angle, i.e. the angle beta, can be chosen optimally. As shown schematically in FIG. 2, the burner 1 or its longitudinal axis L can also be pivoted in a certain angular range relative to the furnace wall 49 and by means of a joint bearing 50 of the burner 1 or of the cooling jacket 3 receiving the burner insert 2 in a furnace wall 49 an adjusting device 51 can be fixed in the desired position, whereby the direction of the flame can be set additionally. The cooling jacket 3 is provided on its outer circumference with a spherical bearing body 52 forming part of the articulated bearing 50, which is operatively connected to a hollow spherical socket 54 fixed to the furnace wall.

   The adjusting device 51 comprises a flange 53 arranged on the circumference of the cooling jacket 3, connected to the bearing body 52 and equipped with adjusting screws 55. By means of the adjusting screws 55 that can be supported on the furnace wall 49, the angle setting of the flange 53 or the cooling jacket 3 can be fixed relative to the furnace wall ,


    

Claims (13)

1. Brenner zur Erzeugung von hohen Prozesstemperaturen durch Verbrennung eines fluiden oder fluidisierten Brennstoffes mit einem sauerstoffhaltigen Gas, mit einem im vorderem Bereich des Brenners (1) angeordneten Düsenkopf (20), der mit einer an eine Brennstoffleitung (29) angeschlossenen Brennstoffdüse (25) sowie mit mindestens einer mit einer Zufuhrleitung (23) für das sauerstoffhaltige Gas verbundenen Sauerstoffdüse (35) versehen ist, wobei die Brennstoffleitung (29) und die Gas-Zufuhrleitung (23) in Längsrichtung des Brenners (1) verlaufen und über einen Teil ihrer Länge von einem Kühlmantel (3) umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenaustrittsrichtungen (S, B) der Sauerstoffdüse (35) und der Brennstoffdüse (25) einen Winkel ( beta ) bilden, wodurch die erzeugte Flamme durch den Sauerstoffstrahl umgelenkt wird. 1. Burner for generating high process temperatures by burning a fluid or fluidized fuel with an oxygen-containing gas, with a nozzle head (20) arranged in the front region of the burner (1), which nozzle head (20) is connected to a fuel line (29). and at least one oxygen nozzle (35) connected to a supply line (23) for the oxygen-containing gas, the fuel line (29) and the gas supply line (23) running in the longitudinal direction of the burner (1) and over part of their length are surrounded by a cooling jacket (3), characterized in that the nozzle outlet directions (S, B) of the oxygen nozzle (35) and the fuel nozzle (25) form an angle (beta), as a result of which the flame generated is deflected by the oxygen jet. 2. Second Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel ( beta ) zwischen 10 DEG und 75 DEG , vorzugsweise 45 DEG beträgt.  Burner according to claim 1, characterized in that the angle (beta) is between 10 ° and 75 °, preferably 45 °. 3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen lanzenförmigen, in den Kühlmantel (3) von hinten einschiebbaren und mit dem Kühlmantel lösbar verbindbaren Brennereinsatz (2), in welchem der Düsenkopf (20) sowie die Brennstoffleitung (29) und die Gas-Zufuhrleitung (23) untergebracht sind. 3. Burner according to claim 1 or 2, characterized by a lance-shaped, in the cooling jacket (3) insertable from behind and releasably connectable to the cooling jacket burner insert (2) in which the nozzle head (20) and the fuel line (29) and the gas - Supply line (23) are housed. 4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennereinsatz (3) ein die Gas-Zufuhrleitung bildendes, lanzenförmiges Rohr (23) umfasst, in dessen vorderem Bereich der Düsenkopf (20) befestigt ist, und durch welchen die Brennstoffleitung (29) verläuft. 4. Burner according to claim 3, characterized in that the burner insert (3) comprises a lance-shaped tube (23) forming the gas supply line, in the front region of which the nozzle head (20) is fastened, and through which the fuel line (29) runs. 5. 5th Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf (20) als ein zylindrischer Körper ausgebildet ist, der eine zu seiner Längsachse (L) parallele Bohrung (36) für die Brennstoffdüse (25) aufweist und mit zwei mit der Längsachse (L) einen Winkel ( alpha ) einschliessenden, parallelen Stirnflächen (21; 22) versehen ist, wobei die Sauerstoffdüse (35) rechtwinklig zu den Stirnflächen (21; 22) angeordnet ist.  Burner according to one of claims 1 to 5, characterized in that the nozzle head (20) is designed as a cylindrical body which has a bore (36) for the fuel nozzle (25) parallel to its longitudinal axis (L) and with two with the The longitudinal axis (L) is provided with an angle (alpha) including parallel end faces (21; 22), the oxygen nozzle (35) being arranged at right angles to the end faces (21; 22). 6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf (20) mit mehreren parallel nebeneinander angeordneten Sauerstoffdüsen (35) versehen ist. 6. Burner according to claim 5, characterized in that the nozzle head (20) is provided with a plurality of oxygen nozzles (35) arranged parallel to one another. 7. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffdüse im Querschnitt als ein bogenförmiger Schlitz ausgebildet ist. 7. Burner according to claim 5, characterized in that the oxygen nozzle is designed in cross section as an arcuate slot. 8. 8th. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüse (25) einen in die Bohrung (24) des Düsenkörpers dichtend einsetzbaren Teil (30) sowie ein in die Brennstoffleitung (29) einschraubbares Endstück (26) aufweist.  Burner according to Claim 5, characterized in that the fuel nozzle (25) has a part (30) which can be inserted sealingly into the bore (24) of the nozzle body and an end piece (26) which can be screwed into the fuel line (29). 9. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmantel (3) eine rohrförmige Innenwand (4) sowie eine rohrförmige Aussenwand (5) aufweist, zwischen denen ein ringförmiger Hohlraum (6) vorhanden ist und die im vorderen Bereich über eine den Hohlraum (6) nach vorne abschliessende vordere Wand (7) verbunden sind, wobei in den Hohlraum (6) von hinten ein Zwischenrohr (10) hineinragt, durch welches der Hohlraum (6) in zwei radial voneinander getrennte, nur im vorderen Bereich miteinander verbundene Strömungszonen (11, 12) unterteilt ist, von denen die eine Strömungszone (11) 9. Burner according to one of claims 1 to 8, characterized in that the cooling jacket (3) has a tubular inner wall (4) and a tubular outer wall (5), between which there is an annular cavity (6) and in the front area Are connected via a front wall (7) which closes the cavity (6) to the front, an intermediate tube (10) projecting into the cavity (6) from behind, through which the cavity (6) is divided into two radially separated ones, only in the front Area interconnected flow zones (11, 12) is divided, one of which is a flow zone (11) mit einem Kühlflüssigkeit-Einlass (16) und die andere Strömungszone (12) mit einem Kühlflüssigkeit-Auslass (19) verbunden ist.  with a coolant inlet (16) and the other flow zone (12) with a coolant outlet (19). 10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zwischenrohr (10) und der Aussenwand (5) des Kühlmantels (3) ein schraubenlinienförmig verlaufender Distanzhalter (9) vorzugsweise aus Kupferdraht angeordnet ist. 10. Burner according to claim 9, characterized in that between the intermediate tube (10) and the outer wall (5) of the cooling jacket (3), a helical spacer (9) is preferably made of copper wire. 11. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Wand (7) des Kühlmantels (3) sowie die vordere Stirnfläche (39) des Zwischenrohres (10) den gleichen Winkel ( alpha ) mit der Längsachse (L) des Kühlmantels (3) bzw. des Brenners (1) einschliessen wie die Stirnflächen (21, 22) des Düsenkopfes (20) mit seiner Längsachse. 11. Burner according to claim 9, characterized in that the front wall (7) of the cooling jacket (3) and the front end face (39) of the intermediate tube (10) the same angle (alpha) with the longitudinal axis (L) of the cooling jacket (3 ) or the burner (1) like the end faces (21, 22) of the nozzle head (20) with its longitudinal axis. 12. 12th Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennereinsatz (2) mit einem ringförmigen Flansch (47) versehen ist, der beim im Kühlmantel (3) untergebrachten Brenner-einsatz (2) an einem ringförmigen Flansch (46) des Kühlmantels (3) anliegt und mit diesem lösbar verbunden ist.  Burner according to one of claims 3 to 11, characterized in that the burner insert (2) is provided with an annular flange (47) which, in the burner insert (2) accommodated in the cooling jacket (3), on an annular flange (46) of the Cooling jacket (3) rests and is detachably connected to this. 13. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmantel (3) an seinem Aussenumfang mit einem Lagerkörper (52) versehen ist, der einen Teil einer Gelenklagerung (50) bildet, mittels welcher der Kühlmantel (3) in einer Ofenwand (49) in einem Winkelbereich gegen-über der Ofenwand (49) verschwenkbar ist, wobei eine Justiervorrichtung (51) zur Fixierung des Kühlmantels (3) in einer bestimmten Stellung vorgesehen ist. 13. Burner according to one of claims 3 to 12, characterized in that the cooling jacket (3) is provided on its outer circumference with a bearing body (52) which forms part of an articulated bearing (50) by means of which the cooling jacket (3) in a furnace wall (49) can be pivoted in an angular range relative to the furnace wall (49), an adjusting device (51) being provided for fixing the cooling jacket (3) in a specific position.
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