EP3882548A1

EP3882548A1 - Brennerrohr, brennerrohrbaugruppe und brenner-einheit

Info

Publication number: EP3882548A1
Application number: EP21162770.8A
Authority: EP
Inventors: Alexander Mueller
Original assignee: Primetals Technologies Germany GmbH
Current assignee: Primetals Technologies Germany GmbH
Priority date: 2020-03-20
Filing date: 2021-03-16
Publication date: 2021-09-22
Also published as: EP3882547A1

Abstract

Die Erfindung betrifft das Gebiet der metallurgischen Anlagen, konkret einen Ofen - insbesondere einen Lichtbogenofen.Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Brennerrohr, eine Brennerbaugruppe oder eine Brenner-Einheit zu schaffen, welche das Brenngas und den Brennstoff derart richtet, dass unmittelbar bei Austritt aus einer Brenner-Einheit (10) eine gute Durchmischung von Brennstoff und Brennergas stattfindet.Die Aufgabe wird gelöst durch ein Brennerrohr (1) oder eine Brennerrohrbaugruppe (9) für den Einsatz in einer Brenner - Einheit (10) einer metallurgischen Anlage. Das Brennerrohr (1) oder die Brennerrohrbaugruppe sind derart ausgestaltet, dass an einer Gasaustrittseite (2) ein Brenngasstrom und ein Brennstoffstrom kreuzen. Dies wird durch jeweils zumindest drei Erhöhungen (4) an einer Innenseite (lb) und einer Außenseite (1) des Brennerrohrs (1) erreicht, wobei jene in Radialrichtung an der Innenfläche (lb) und der Außenfläche (lc) am nächstgelegenen Erhöhungen (4), jeweils ein unterschiedliches Vorzeichen des Winkels (α1, α2) aufweisen.

Description

Gebiet der Technik

Die Erfindung betrifft ein Brennerrohr für den Einsatz in einer Brennereinheit oder Brenner-Lanzeneinheit einer metallurgischen Anlage, bevorzugt in einem Elektro Lichtbogenofen. Diese besteht aus einem hohlen Körper mit einer Innenfläche und einer Außenfläche, sowie einer Gaseintrittsseite und einer Gasaustrittseite, wobei das Brennerrohr eine Längserstreckung entlang einer Längsachse, zwischen der Gaseintrittsseite und der Gasaustrittsseite aufweist.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennerrohrbaugruppe für den Einsatz in einer Brennereinheit oder Brenner-Lanzeneinheit einer metallurgischen Anlage, bevorzugt in einem Elektro Lichtbogenofen. Diese besteht aus einem ersten Körper mit einer Körperaußenfläche und einem im Wesentlichen konzentrisch zum ersten Körper angeordneten Brennerrohr mit einer Brennerrohr - Innenfläche und einer Brennerrohr - Außenfläche, welche jeweils eine Gaseintrittsseite, eine Gasaustrittseite und eine Längserstreckung entlang einer Längsachse, zwischen der Gaseintrittsseite und der Gasaustrittsseite, aufweisen. Die Erfindung betrifft auch eine Brenner- -Einheit für den Einsatz in einer metallurgischen Anlage, bevorzugt in einem Elektro Lichtbogenofen. Diese umfasst folgendes:

zumindest zwei Gasanschlüsse,
ein Brennerrohr,
ein im Wesentlichen konzentrisch innerhalb des Brennerrohr angeordneten Körper,
wobei das Brennerrohr und der Körper jeweils eine Gaseintrittseite und Gasaustrittseite aufweisen,
wobei das Brennerrohr im Wesentlichen konzentrisch innerhalb eines Kühlrohres angeordnet ist,
zwischen dem Körper und Brennerrohr in Umfangsrichtung jeweils zumindest drei Erhöhungen, welche jeweils zumindest in Teilbereichen eine Längserstreckung entlang der Längsachse aufweisen und sich zwischen den Erhöhungen jeweils ein Kanal ausbildet
zwischen Brennerrohr und Kühlrohr in Umfangsrichtung jeweils zumindest drei Erhöhungen, welche jeweils zumindest in Teilbereichen eine Längserstreckung entlang einer Längsachse aufweisen und sich zwischen den Erhöhungen jeweils ein Kanal ausbildet.

Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Ofen, insbesondere metallurgischer Ofen, mit einem Ofenraum.

Stand der Technik

In metallurgischen Öfen, insbesondere Lichtbogenöfen, kommen in den Ofeninnenraum gerichtete Brenner und Lanzen zum Einsatz.
Es sind auch kombinierte Brenner Lanzen Einheiten bekannt wie beispielsweise die EP3177743B1 .
Wenn die Brenner-Lanzen-Einheit im Brennermodus betrieben wird erzeugt sie eine Flamme, um Energie in den Ofenraum einzubringen. Die Brenner-Lanzen-Einheit kann vom Brennermodus in einen Lanzenmodus umgeschaltet werden und als Lanze genutzt werden. Im Lanzenmodus wird ein Gasstrom in den Ofenraum eingeblasen, um gegebenenfalls Messungen an der Metallschmelze durchzuführen. Die Brenner Lanzeneinheiten weisen zumindest zwei Gasanschlüsse auf, wobei einer für den Brennstoff und einer für das Brenngas vorgesehen ist. Das Brenngas kann auch im Lanzenmodus verwendet werden. Für einen optimalen Betrieb ist eine gute Durchmischung von Brennstoff und Brenngas anzustreben. Der Brennstoff, insbesondere Erdgas, Öl und dergleichen, wird unter Zumischung von dem Brenngas - enthaltend Sauerstoff - verbrannt. Es gibt aber neben den Brenner-Lanzen-Einheiten auch reine Brenner-Einheiten, welche also nur für den Brennerbetrieb vorgesehen sind.
In der EP 1136776 A2 ist eine Vorrichtung zum Einbringen fester Brennstoffe in einen Zementofen gezeigt.
In der WO 2006021543 A1 ist eine Mischer Anordnung zur Ausbildung eine Brennstoff-Luftgemisches die mit einer Brenneranordnung einer Wärmekraftmaschine kombinierbar ist.
In der US20150033752A1 ist ein Gasturbinenverbrennungssystem, welche radiale Einströmöffnungen umfasst.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Brennerrohr, eine Brennerbaugruppe oder eine Brenner-Einheit zu schaffen, welche das Brenngas und den Brennstoff derart richtet, dass unmittelbar bei Austritt aus dem Brenner eine gute Durchmischung von Brennstoff und Brennergas stattfindet. Die Aufgabe wird durch eine Brennerdüse dadurch gelöst, dass die Innenfläche und die Außenfläche in Umfangsrichtung jeweils zumindest drei Erhöhungen aufweisen, mit jeweils einer Längserstreckung in Richtung der Längsachse. Die Erhöhungen weisen zwei Erhöhungsseitenflächen auf, welche sich entlang der Längsachse erstrecken. Die Erhöhungsseitenflächen weisen in Richtung Gaseintrittsseite zu Gasaustrittsseite einen Winkelbetrag von 5° - 45° zur Längsachse auf. Die Erhöhungsseitenflächen bzw. die Erhöhungen, welche in Radialrichtung an der Innenfläche und der Außenfläche jeweils am nächstgelegenen sind, weisen jeweils ein unterschiedliches Vorzeichen des Winkels auf.
Die Erhöhungen dienen dazu, dass sich - nach Einbau des Brennerrohrs in einen Brenner oder eine Brenner-Lanzen Einheit - zwischen den Erhöhungen ein Kanal ausbildet. Der Kanal wird von der Gaseintrittsseite in Richtung der Gasaustrittsseite mit Gas durchströmt, und durch die Orientierung der Erhöhungsseitenflächen wird das Gas derart kanalisiert, dass es an der Gasaustrittsseite den Kanal in einem bestimmten Winkel verlässt. Der Kanal, der sich dadurch ergibt, weist im Vergleich zur Längsachse einen Richtungsvektor auf, der nicht parallel zur Längsachse steht. Diese Richtungsvektoren weichen um 5° - 45° von der Längsachse ab. Die Richtungsvektoren des Kanals, welcher sich durch die Erhöhungen an der Innenfläche ergibt und jener der sich durch die Erhöhungen der Außenfläche ergibt, weist ebenfalls eine unterschiedliche Richtung auf. Wenn das Brennerdüsenelement drei Erhöhungen aufweist bilden sich zumindest drei Kanäle aus. Die Erhöhungen sind jeweils an der Außenfläche und der Innenfläche angebracht. An der Außenfläche und an der Innenfläche bildet sich zwischen zwei Erhöhungen ein Kanal aus. In Radialrichtung gesehen ist an der Innenfläche ein Kanal und in der gleichen Radialrichtung ist an der Außenfläche ebenfalls ein Kanal. Diese Erhöhungsseitenflächen dieser beiden Kanäle - jeweils in Richtung eines gleichen Radialvektor betrachtet - weisen ein unterschiedliches Vorzeichen des Winkels auf. Die Beträge des Winkels können gleich sein oder voneinander im vorgegebenen Bereich abweichen. Die Erhöhungsseitenflächen müssen in Längsrichtung nicht zwangsläufig linear ausgeführt sein. Diese können auch eine gebogene Ausführung aufweisen. Für die Festlegung des Winkels ist immer der Austrittswinkel eines Gasstrahles entscheidend. Die bedeutet, dass für die Bestimmung des Winkels immer eine angelegte Tangente auf der Gasaustrittsseite herangezogen wird. Durch diese Ausführung ergibt sich eine bessere Durchmischung von Brenngas und Brennstoff, da sich die beiden Gasströme beim Austritt an der Gasaustrittsseite überkreuzen. Ohne diese verbesserte Durchmischung mischen sich die Gase erst in einem späteren Abstand von der Düse. Das heißt im Nahbereich des Brenners entsteht zunächst eine kalte Zone mit geringer Verbrennung.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Innenfläche und die Außenfläche konzentrisch zueinander angeordnet sind. Es hat sich also als vorteilhaft erwiesen, wenn die Innenfläche und die Außenfläche eine elliptische oder kreisrunde Form aufweisen.
Eine zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, dass das Brennerrohr derart ausgestaltet ist, dass es durch ein Additives Fertigung Verfahren hergestellt werden kann. Durch das Additive Fertigungs-Verfahren kann das Brennerrohr einfach gefertigt werden.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Außenfläche zumindest fünf, bevorzugt zumindest zehn und besonders bevorzugt zumindest fünfzehn Erhöhungen aufweisen. Die Anzahl von Erhöhungen wird unter anderem dadurch festgelegt, welche Gasaustrittschgeschwindigkeit gewünscht ist. Zwischen jeweils zwei Erhöhungen bildet sich ein Kanal aus und durch die Abmessungen der jeweiligen Kanäle kann unter anderem die Gasaustrittsgeschwindigkeit eingestellt werden.
Ein weitere besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Innenfläche zumindest fünf, bevorzugt zumindest zehn und besonders bevorzugt fünfzehn Erhöhungen aufweisen.
Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass eine Länge der Erhöhungen in Längsrichtung zumindest 1,5-mal einem Abstand zwischen zwei - in Umfangsrichtung - unmittelbar benachbarten Erhöhungsseitenflächen von zwei unterschiedlichen Erhöhungen, gemessen an der Gasaustrittseite, entspricht. Die Länge der Erhöhungen soll also zumindest 1,5-mal der Abstand von dem Kanal, welcher sich zwischen zwei Erhöhungen ergibt, betragen. Der Abstand wird beispielsweise bei größerem Abstand er Erhöhungen zueinander durch das Bogenmaß in der Mitte einer Höhe der Erhöhung - in Radialrichtung betrachtet - bestimmt. Es wird jener Abstand herangezogen, der an der Gasaustrittseite vorhanden ist. Der Abstand kann bei einer Vielzahl von Erhöhungen die Breite zwischen den Seitenflächen von zwei benachbarten Erhöhungen sein. Die Länge der Erhöhung wird gemessen durch die Erstreckung in Längsrichtung, wobei die Neigung um die Längsachse bei der Ermittlung der Länge berücksichtigt wird.
Die Länge der Erhöhungen ermöglicht es, dass ein Gasstrom noch genauer an der Gasaustrittsseite gelenkt wird und so ein Überkreuzen der Gasströme noch zuverlässiger erfolgt.
Eine zweckmäßige Ausführung sieht vor, dass der Körper ein Lanzenrohr mit einer Lavaldüse ist. In diesem Fall weist die Brenner-Einheit zusätzlich die Möglichkeit eines Lanzenbetriebes auf. Dies wird dann als Brenner - Lanzen - Einheit bezeichnet.
Ein bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass in einem Teilbereich der Längserstreckung an der Gaseintrittsseite jeweils ein Gaseintrittsbereich an der Außenfläche und an der Innenfläche vorhanden ist, welcher keine Erhöhungen aufweist. Es soll also vor dem Teilbereich mit den Erhöhungen einen Bereich geben, in dem das Gas einströmen kann und sich dann durch die zwischen den Erhöhungen gebildeten Kanäle aufteilen kann.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch die eingangs genannte Brennerbaugruppe gelöst. Die Brennerbaugruppe ist derart ausgestaltet, dass zwischen Körper und Brennerrohr sowie an der Brennerrohr - Außenflächen in Umfangsrichtung jeweils zumindest drei Erhöhungen vorhanden sind, welche jeweils zumindest in Teilbereichen eine Längserstreckung entlang der Längsachse aufweisen. Die Erhöhungen weisen jeweils zwei Erhöhungsseitenflächen auf, welche sich entlang der Längsachse erstrecken. Die Erhöhungsseitenflächen weisen in Richtung Gaseintrittsseite zu Gasaustrittsseite einen Winkelbetrag von 5° - 45° zur Längsachse auf. Die Erhöhungsseitenflächen, welche in Radialrichtung an der Körper - Außenfläche und der Brennerrohr - Außenfläche am nächstgelegenen sind, weisen jeweils ein unterschiedliches Vorzeichen des Winkels auf. Der Körper kann entweder das Lanzenrohr - bei einer Brenner- Lanzeneinheit - oder beispielsweise ein Blindkörper - im Fall einer reinen Brenner-Einheit sein. Es ist denkbar, dass das Brennerrohr und der Körper durch Erhöhungen verbunden sind - also aus einem Bauteil bestehen. In vorteilhafter Ausführung hat der Körper und das Brennerrohr einen kreisrunden Querschnitt bzw. einen kreisrunden Rohrquerschnitt. Es sind aber auch Elliptische oder ähnliche Querschnitte denkbar. Es ergeben sich dieselben Effekte wie bereits beim Brennerrohr beschrieben.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Körper - Außenfläche zumindest fünf, bevorzugt zumindest zehn und besonders bevorzugt fünfzehn Erhöhungen aufweist.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Brennerrohr - Außenfläche zumindest fünf, bevorzugt zumindest zehn und besonders bevorzugt fünfzehn Erhöhungen aufweist.
Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass eine Länge der Erhöhungen in Längsrichtung zumindest 1,5-mal einem Abstand zwischen zwei - in Umfangsrichtung - unmittelbar benachbarten Erhöhungsseitenflächen von zwei unterschiedlichen Erhöhungen, gemessen an der Gasaustrittseite, entspricht. Die Bestimmung der Länge und des Abstandes sind bereits oben erläutert.
Ein bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass in einem Teilbereich der Längserstreckung an der Gaseintrittsseite jeweils ein Gaseintrittsbereich an der Außenfläche und an der Innenfläche vorhanden ist, welcher keine Erhöhungen aufweist. Es soll also vor dem Teilbereich mit den Erhöhungen einen Bereich geben, in dem das Gas einströmen kann und sich dann durch die zwischen den Erhöhungen gebildeten Kanäle aufteilen kann. Eine Durchmischung von Brenngas und Brennstoff soll erst nach dem Gasaustritt erfolgen.
Eine zweckmäßige Ausführung sieht vor, dass der Körper ein Lanzenrohr mit einer Lavaldüse ist. In diesem Fall weist die Brenner-Einheit zusätzlich die Möglichkeit eines Lanzenbetriebes auf. Dies wird dann als Brenner Lanzen Einheit bezeichnet.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch die eingangs genannte Brenner Einheit gelöst, welche folgendes umfasst:

die Erhöhungen jeweils zwei Erhöhungsseitenflächen aufweisen,
wobei die Erhöhungsseitenflächen in Richtung Gaseintrittsseite zu Gasaustrittsseite einen Winkelbetrag von 5° - 45° zur Längsachse aufweisen,
die Erhöhungsseitenflächen, zwischen Körper und Brennerrohr, sowie jene die zwischen Brennerrohr und Kühlrohr in Radialrichtung am nächstgelegenen zueinander sind, jeweils ein unterschiedliches Vorzeichen des Winkels aufweisen.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Brennerrohr nach den Ansprüchen 1-5 ausgestaltet ist. Dadurch ergibt sich eine besonders einfache Ausgestaltung der Brenner - Einheit.
Eine zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, dass zwischen dem Körper und dem Brennerrohr zumindest fünf, bevorzugt zumindest zehn und besonders bevorzugt fünfzehn Erhöhungen vorhanden sind.
Eine zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, dass zwischen Brennerrohr und Kühlrohr zumindest fünf, bevorzugt zumindest zehn und besonders bevorzugt fünfzehn Erhöhungen vorhanden sind.
Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass eine Länge der Erhöhungen in Längsrichtung zumindest 1,5-mal einem Abstand zwischen zwei - in Umfangsrichtung - unmittelbar benachbarten Erhöhungsseitenflächen von zwei unterschiedlichen Erhöhungen, gemessen an der Gasaustrittseite, entspricht. Die Bestimmung der Länge und des Abstandes sind bereits oben erläutert.
Ein bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass ein Gasanschluss ausschließlich mit einem Zwischenraum zwischen Brennerrohr und Kühlrohr verbunden ist und ein Gasanschluss ausschließlich mit einem Zwischenraum zwischen Körper und Brennerrohr verbunden ist. Die Vermischung von Brenngas und Brennstoff soll ausschließlich an der Gasaustrittseite verfolgen und keinesfalls schon in einem vorherigen Bereich.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch den eingangs genannten Ofen gelöst, welcher zumindest einen davor beschriebenen bzw. nach den Ansprüchen 10-14 beschriebenen Brenner-Einheit aufweist mit einer Gasaustrittseite der Brenner-Lanzeneinheit in Richtung des Ofenraums zeigend angeordnet ist. Es handelt sich vorzugsweise um einen metallurgischen Ofen wie beispielsweise ein Lichtbogenofen und dergleichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 und Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Brennerrohres.
Fig. 3 und Fig. 4 zeigen eine schematische Darstellung einer Brenner-Einheit.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Brennerrohrs.
Fig. 6 zeigt einen metallurgischen Ofen mit einer Brenner-Einheit.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Brennerbaugruppe

Beschreibung der Ausführungsformen

In Fig. 1 ist eine mögliche Ausführungsvariante des Brennerrohr 1 dargestellt. Das Brennerrohr 1 weist eine Gaseintrittsseite 2 und eine Gasaustrittsseite 3 auf. Das Brennerrohr 1 hat Erhöhungen 4 mit Erhöhungsseitenflächen 4a, die sowohl an einer Außenfläche 1a als auch an einer Innenfläche 1b vorhanden sind. Die Erhöhungen 4 erstrecken sich entlang der Längsachse 1c. Die Erhöhungsseitenflächen 4a - sowohl an der Innenfläche 1b wie auch an der Außenfläche 1c - weisen eine Richtung auf mit einer Winkelabweichung zwischen 5° und 45° gegenüber der Längsachse 1c. Ein im Einsatzfall in einer Brenner - oder Brenner-Lanzen-Einheit durchströmender Brennstoffstrom 6 - welcher zwischen den Erhöhungen 4 der Innenfläche 1b strömt - kreuzt sich an der Gasaustrittseite 3 mit einem durchströmenden Brenngasstrom 7 - welcher zwischen den Erhöhungen 5 der Außenfläche 1a strömt.
In der Fig. 2 ist eine Draufsicht auf das Brennerrohr 1 dargestellt. In dieser Draufsicht sind die Winkel α1 - welcher eine Winkelabweichung der oberen Erhöhungsseitenfläche 4b von einer Längsachse 1c definiert - und α2 - welcher eine Winkelabweichung der unteren Erhöhungsseitenfläche 4c von der Längsachse 1c definiert - dargestellt. Die beiden Winkel α1 und a2 zeigen in entgegengesetzte Richtungen - weisen also ein unterschiedliches Vorzeichen auf. Die Winkelbeträge von den Winkeln α1 und α2 können unterschiedliche Werte aufweisen. In der Figur ist auch noch der Abstand A von zwei unmittelbar benachbarten Erhöhungsseitenflächen 4c von jeweils zwei verschiedenen Erhöhungen 4 dargestellt. Die Länge L wird in Längsrichtung bestimmt, wobei sich die Länge entsprechend der jeweiligen Winkeln α1 und α2 ergibt - wie in Fig. 2 dargestellt.
In der Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf die Gasaustrittseite einer Brenner-Einheit 10 dargestellt. Diese besteht aus einem Körper 11 - welcher in dieser Darstellung ein Lanzenrohr ist - einem Brennerrohr 12 und einem Kühlrohr 13. Zwischen dem Körper 11 und dem Brennerrohr 12 sind die Erhöhungen 4, welche eine schräg nach hinten verlaufende Seitenfläche 4c aufweisen. Die Erhöhung 4 ist auch zwischen dem Brennerrohr 12 und dem Kühlrohr 13 zu sehen, wobei aber die Erhöhungsseitenfläche 4b eine unterschiedlichen Winkelverlauf zu der Erhöhungsseitenfläche 4c aufweist. Es sind mehrere Erhöhungen in Umfangsrichtung U angeordnet. Der Abstand A von zwei unmittelbar benachbarten Erhöhungsseitenflächen 4c wird in dieser Ausführung durch das Bogenmaß bestimmt.
In Fig. 4 ist eine vereinfachte schematische Darstellung einer Brenner-Einheit 10 - in dieser Ausführungsform mit einem Lanzenrohr mit einer Lavaldüse 11b - als Schnitt dargestellt. Es sind in dieser Darstellung der Körper 11, das Brennerrohr 12, das Kühlrohr 13 sowie die Erhöhungen 4 dargestellt. Das Brennerrohr 1 und der Körper 11 erstrecken sich von der Gaseintrittsseite 2 bis zur Gasaustrittseite 3 entlang der Längsachse 1c. Die Erhöhungen 4 sind jeweils zwischen Brennerrohr Innenfläche 1b und Körper Außenfläche 11a, sowie an der Brennerrohr Außenfläche 1a angeordnet. An der Gasaustrittseite 3 tritt der Brennstoffstrom 6 und der Brenngasstrom 7 aus. Durch einen Brenngasanschluss 23 wird ein Brenngas und durch einen Brennstoffanschluss 22 wird ein Brennstoff eingebracht.
In der Fig. 5 ist ein Ausschnitt eines Brennerrohres 1 dargestellt. In diesem Ausschnitt ist der Verlauf der oberen Erhöhungsseitenfläche 4b und der unteren Erhöhungsseitenfläche 4c dargestellt. Der Brenngasstrom 6 und der Brennstoffstrom 7 kreuzen sich an der Gasaustrittseite 3.
Fig. 6 zeigt schematisch einen Ofen 20 mit einer Brenner-Einheit 10. In diesem Fall ist es eine Brenner-Lanzen - Einheit mit einem Lanzenrohr und einer Lavaldüse. Der Ofen 20 weist ein Ofengefäß 20a und einen Ofendeckel 20b auf. Im Inneren des Ofengefäßes 20a befindet sich eine Metallschmelze 25. Die Brenner-Einheit 10 ist in einem Brennerpanel 14 montiert. Es ist aber auch möglich, dass die Brenner-Einheit 10 direkt in einer Seitenwand des Ofens 20 installiert ist. Die Gasaustrittseite 3 der Brenner-Einheit 10 zeigt in den Ofenraum 26 in eine Richtung der Metallschmelze 25. Die Brenner-Einheit 10 verfügt über einen Gasanschluss 21, Brennstoffanschluss 22, eine Brenngasanschluss 23 und Kühlmittelanschlüsse 24. Eine Kühlung könnte auch im Brennerpanel 14 integriert sein.
In der Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf die Gasaustrittseite einer Brennerbaugruppe 10 dargestellt. Diese besteht aus einem Körper 11 und einem Brennerrohr 12. Zwischen dem Körper 11 und dem Brennerrohr 12 sind die Erhöhungen 4, welche eine schräg nach hinten verlaufende Seitenfläche 4c aufweisen. Die Erhöhung 4 ist auch auf der Außenfläche 1a des Brennerrohrs 1, wobei - in Radialrichtung R betrachtet - die Erhöhungsseitenfläche 4b eine unterschiedliche Richtung zu der Erhöhungsseitenfläche 4c aufweist. Die Erhöhungen 4 sind in Umfangsrichtung U mehrmals angeordnet.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1: Brennerrohr
1a: Außenfläche
1b: Innenfläche
1c: Längsachse
2: Gaseintrittseite
3: Gasaustrittseite
4: Erhöhungen
4a: Erhöhungsseitenfläche
4b: Verlauf der oberen Erhöhungsseitenfläche
4c: Verlauf der unteren Erhöhungsseitenfläche
6: Brennstoffstrom
7: Brenngasstrom
8: Brennerrohrbaugruppe
10: Brenner - Einheit
11: Körper
11a: Körper - Außenfläche
11b: Lavaldüse
13: Kühlrohr
14: Brennerpanel
20: Ofen
20a: Ofengefäß
20b: Ofendeckel
21: Gasanschluss
22: Brenngasanschluss
23: Brennstoffanschluss
24: Kühlmittelanschluss
25: Metallschmelze
26: Ofenraum
α1, α2: Winkel
R: Radialrichtung
U: Umfangsrichtung
A: Abstand
L: Länge

Claims

Brennerrohr (1) für den Einsatz in einer Brenner - Einheit (10) oder Brenner-Lanzen - Einheit einer metallurgischen Anlage, bevorzugt in einem Elektro Lichtbogenofen, aufweisend eine Innenfläche (1b) und eine Außenfläche (1a), sowie eine Gaseintrittsseite (2) und eine Gasaustrittseite (3), wobei das Brennerrohr (1) eine Längserstreckung entlang einer Längsachse (1c), zwischen der Gaseintrittsseite (2) und der Gasaustrittsseite (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Innenfläche (1b) und die Außenfläche (1a) in Umfangsrichtung jeweils zumindest drei Erhöhungen (4) aufweisen, welche jeweils zumindest in einem Teilbereich des Brennerrohrs (1) eine Längserstreckung entlang der Längsachse (1c) aufweisen,

- die Erhöhungen (4) jeweils zwei Erhöhungsseitenflächen (4a) aufweisen, welche sich entlang der Längsachse (1c) erstrecken,

- wobei die Erhöhungsseitenflächen (4a) in Richtung von Gaseintrittsseite (2) zur Gasaustrittsseite (3) einen Winkelbetrag von 5° - 45° zur Längsachse (1c) aufweisen,

- die Erhöhungsseitenflächen (4a), welche in Radialrichtung an der Innenfläche (1b) und der Außenfläche (1c) am nächstgelegenen sind, jeweils ein unterschiedliches Vorzeichen des Winkels (α1, α2) aufweisen.
Brennerrohr (1) für den Einsatz in einer metallurgischen Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche (1b) und die Außenfläche (1a) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Brennerrohr (1) für den Einsatz in einer metallurgischen Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge (L) der Erhöhungen (4) zumindest 1,5-mal einem Abstand (A) zwischen zwei - in Umfangsrichtung - unmittelbar benachbarten Erhöhungsseitenflächen (4a) von jeweils zwei unterschiedlichen Erhöhungen (4), gemessen an der Gasaustrittseite (3), entspricht.
Brennerrohr (1) für den Einsatz in einer metallurgischen Anlage nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche (1a) zumindest fünf, bevorzugt zumindest zehn und besonders bevorzugt zumindest fünfzehn Erhöhungen (4) aufweist und die Innenfläche (1b) zumindest fünf, bevorzugt zumindest zehn und besonders bevorzugt fünfzehn Erhöhungen (4) aufweist.
Brennerrohr (1) für den Einsatz in einer metallurgischen Anlage nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Teilbereich der Längserstreckung an der Gaseintrittsseite (2) jeweils ein Gaseintrittsbereich an der Außenfläche (1a) und an der Innenfläche (1b) vorhanden ist, welcher keine Erhöhungen (4) aufweist.
Brennerrohrbaugruppe (9) für den Einsatz in einer Brenner Einheit (10) oder Brenner-Lanzeneinheit einer metallurgischen Anlage, bevorzugt in einem Elektro Lichtbogenofen, bestehend aus einem Körper (11) mit einer Körper - Außenfläche (11a) und einem im Wesentlichen konzentrisch zum Körper (11) angeordneten Brennerrohr (1) mit einer Brennerrohr - Innenfläche (1b) und einer Brennerrohr -Außenfläche (1a), welche jeweils eine Gaseintrittsseite (2), eine Gasaustrittseite (3) und eine Längserstreckung entlang einer Längsachse (1c) - zwischen der Gaseintrittsseite (2) und der Gasaustrittsseite (3) - aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass
- zwischen Körper (11) und Brennerrohr (1) sowie an der Brennerrohr - Außenflächen (1a) in Umfangsrichtung jeweils zumindest drei Erhöhungen (4) vorhanden sind, welche jeweils zumindest in einem Teilbereich des Brennerohrs (1) und/oder des Körpers (11) eine Längserstreckung entlang der Längsachse (1c) aufweisen,

- die Erhöhungen (4) jeweils zwei Erhöhungsseitenflächen (4a) aufweisen, welche sich entlang der Längsachse (1c) erstrecken,

- wobei die Erhöhungsseitenflächen (4a) in Richtung von Gaseintrittsseite (2) zur Gasaustrittsseite (3) einen Winkelbetrag von 5° - 45° zur Längsachse (1c) aufweisen,

- die Erhöhungsseitenflächen (4a), welche in Radialrichtung an der Körper - Außenfläche (11a) und der Brennerrohr - Außenfläche (1a) am nächstgelegenen sind, jeweils ein unterschiedliches Vorzeichen des Winkels (α1, α2) aufweisen.
Brennerrohrbaugruppe (9) für den Einsatz in einer Brennereinheit (10) oder Brenner-Lanzeneinheit einer metallurgischen Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Körper - Außenfläche (11a) und Brennerrohr - Innenfläche (1b) zumindest fünf, bevorzugt zumindest zehn und besonders bevorzugt fünfzehn Erhöhungen (4) aufweist und /oder die Brennerrohr - Außenfläche zumindest fünf, bevorzugt zumindest zehn und besonders bevorzugt fünfzehn Erhöhungen aufweist.
Brennerrohrbaugruppe (9) für den Einsatz in einer Brennereinheit oder Brenner-Lanzeneinheit einer metallurgischen Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge (L) der Erhöhungen (4) zumindest 1,5 mal einem Abstand (A) zwischen zwei - in Umfangsrichtung - unmittelbar benachbarten Erhöhungsseitenflächen (4a) von jeweils zwei unterschiedlichen Erhöhungen (4), gemessen an der Gasaustrittseite (3) - entspricht.
Brennerrohrbaugruppe (9) für den Einsatz in einer Brennereinheit (10) oder Brenner-Lanzen-Einheit einer metallurgischen Anlage nach Anspruch 6- 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennerrohr in einem Teilbereich der Längserstreckung an der Gaseintrittsseite (2) jeweils ein Gaseintrittsbereich an der Außenfläche (1a) und an der Innenfläche (1b) vorhanden ist, welcher keine Erhöhungen (4) aufweist.
Brenner - Einheit (10) für den Einsatz in einer metallurgischen Anlage, bevorzugt in einem Elektro Lichtbogenofen, umfassend
- zumindest zwei Gasanschlüsse (22, 23),

- ein Brennerrohr (1),

- ein im Wesentlichen konzentrisch innerhalb des Brennerrohr angeordneter Körper (11),

- wobei das Brennerrohr (1) und der Körper (11) jeweils eine Längserstreckung entlang einer Längsachse (1c), zwischen einer Gaseintrittsseite (2) und einer Gasaustrittsseite (3), aufweisen,

- wobei das Brennerrohr (1) im Wesentlichen konzentrisch innerhalb eines Kühlrohres (13) angeordnet ist,

- zwischen dem Körper (11) und Brennerrohr (1) in Umfangsrichtung jeweils zumindest drei Erhöhungen (4) angeordnet sind, welche jeweils zumindest in einem Teilbereich eine Längserstreckung entlang der Längsachse (1c) - zwischen der Gaseintrittsseite (2) und der Gasaustrittsseite (3) - aufweisen und sich zwischen den Erhöhungen (4) jeweils ein Kanal ausbildet

- zwischen Brennerrohr (1) und Kühlrohr (13) in Umfangsrichtung jeweils zumindest drei Erhöhungen (4) angeordnet sind, welche jeweils zumindest in einem Teilbereich eine Längserstreckung entlang der Längsachse (1c) - zwischen der Gaseintrittsseite (2) und der Gasaustrittsseite (3) - aufweisen und sich zwischen den Erhöhungen (4) jeweils ein Kanal ausbildet,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Erhöhungen (4) jeweils zwei Erhöhungsseitenflächen (4a) aufweisen,

- wobei die Erhöhungsseitenflächen (4a) in Richtung Gaseintrittsseite (2) zu Gasaustrittsseite (3) einen Winkelbetrag von 5° - 45° zur Längsachse (1c) aufweisen,

- die Erhöhungsseitenflächen (4a), zwischen dem Körper (11) und Brennerrohr (1), sowie jene die zwischen Brennerrohr (1) und Kühlrohr (13) in Radialrichtung am nächstgelegenen zueinander sind, jeweils ein unterschiedliches Vorzeichen des Winkels (α1, α2) aufweisen.
Brenner - Einheit für den Einsatz in einer metallurgischen Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennerrohr (1) nach den Ansprüchen 1-5 ausgestaltet ist.
Brenner - Einheit (10) für den Einsatz in einer metallurgischen Anlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Körper (11) und Brennerrohr (1) zumindest fünf, bevorzugt zumindest zehn und besonders bevorzugt fünfzehn Erhöhungen (4) vorhanden sind und / oder zwischen Brennerrohr (1) und Kühlrohr (13) zumindest fünf, bevorzugt zumindest zehn und besonders bevorzugt fünfzehn Erhöhungen (4) vorhanden sind.
Brenner - Einheit für den Einsatz in einer metallurgischen Anlage nach Anspruch 10 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge (L) der Erhöhungen (4) zumindest 1,5 mal einem Abstand (A) zwischen zwei unmittelbar benachbarten Erhöhungsseitenflächen (4a) von jeweils zwei - in Umfangsrichtung - unterschiedlichen Erhöhungen (4), gemessen an der Gasaustrittseite (3), entspricht.
Brenner - Einheit für den Einsatz in einer metallurgischen Anlage nach Anspruch 10 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasanschluss ausschließlich mit einem Zwischenraum zwischen Brennerrohr (1) und Kühlrohr (13) verbunden ist und ein Gasanschluss ausschließlich mit einem Zwischenraum zwischen Körper (11) und Brennerrohr (1) verbunden ist.
Ofen (20), insbesondere metallurgischer Ofen, mit einem Ofenraum 26 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Brenner - Einheit (10) nach den Ansprüchen 10 - 14, mit einer Gasaustrittseite (3) der Brenner - Einheit (10) in Richtung des Ofenraums (26) zeigend, angeordnet ist.