DD143374A3 - Brenner zur befeuerung von industrieoefen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Brenner, insbesondere die Gestaltung des Brennermundstückes, zur Befeuerung von Industrieöfen, beispielsweise beim Zementklinkerbrand, mit festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen bzw. deren Kombination mit dem Ziel, beim Einsatz von Brennstoffen, insbesondere mit niedrigem Heizwert, in Hochtemperaturprozessen das Betriebsergebnis, beispielsweise den .Wärmeverbrauch und den Klinkerdurchsatz beim Zementklinkerbrand, zu verbessern und den Energieaufwand des Primärluftgebläses zu senken. Es gilt, die Aufgabe zu lösen, den Brenner so auszubilden, daß eine bessere Verteilung des Brennstoffes eine beschleunigte Vermischung zwischen Brennstoff und Verbrennungsluft eintritt. Gelöst wurde die Aufgabe dadurch, daß am Rohrstück 8 sich ein kegelförmiges Brennermundstück 10 mit einer konischen Erweiterung von vorzugsweise 3 bis 6θ halben Öffnungswinkel anschließt. Im Inneren des Brennermundstückes 10 ist ein kegelförmiger Einsatz 11 mit vorzugsweise 6 bis 10° halbem öffnungswinkel angeordnet und in Halterungsstegen 9 gelagert. Zwischen dem Brennermundstück 10 und dem kegelförmigen Einsatz 11 bildet sich ein Ringspalt 12 aus, der durch Verschiebung mit bekannten Mitteln, in der Figur nicht dargestellt, einen unterschiedlichen Querschnitt aufweist. -» Fig.1 -

Description

Brenner zur Befeuerung von Industrieöfen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Brenner, insbesondere die Gestaltung dos Brennermund» Stückes zur Befeuerung von Industrieöfen beispielsweise sum Einsatz in Dreh« öfen beim Zemsntklinkerbrand mit festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen bzw« deren Kombination,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind Brenner für Kohlenstaub, Heizöl oder Erdgas, die z* T, nach Grundlagenuntersuchungen, ,jedoch im wos ent liehen nach Erfahrung swer ten dimensioniert werden« Dabei τ/lrd von der Erkenntnis auegegangen, daß sowohl über die Austx'ittsgeschwindigkeit als auch über einen unterschiedlichen Primärluftanteil, insbesondere bei Kohlenstaub und Heizölbrennern, Einfluß auf die Flammenläiige genommen werden kann. Bei festgelegter Brermergeometrie in Verbindung mit einem Gebläse für die Priraärluft ist die Flacmsnlänge nur über die Prinjärluftmenge regelbar* Bei Ölbrennern ist z«, T, über die Ölz er stäubung (Axial» und Tangential öl) eine Regelung möglich. Die Erkenntnis aus langjährigen Betriebserfahrungen, daß der Verbrennungsverlauf und damit die plaffimenforin und deren Lag© das Betriebsergebnis einer Anlage wesentlich beeinflussen, führte zu Lösungen bei der Brennergestaltung_} die weitere Regeleingriffe ermöglichen? Insbesondere wurde engestrebt, den Regelbereich auch während des Betriebes in weiteren Grenzen auf die technologischen Erfordernisse anpassen zu können«, Es wurden lösungen mit regelbaren Bralleiribauten und Mehrkanalausführungen mit Tertiärluft- oder einem zweiten Gasführungskanal vorgeschlagen. Bei einigen technologischen Anlageuj z, B, beia gementklinkerbranäj fällt vorgev.-arrate Sekundär luft im System an» so daß es aus vviirme'wirtpchaftlichen G-esiehtspunki"en sinnvoll ist_s den Px*iinärluftasteil so rdodz-ig als möglich zu halt cn _β Daher ist insbesondere bei der

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Verbrennung von Kohlenstaub, bei dem die Primärluft gleichzeitig als Fördermedium genutzt wird, eine Zweitluftauführung nachteilig (u. a. auch wegen eines erforderlichen zweiten Gebläses). Dralleinbauten unterliegen einem erhöhten Verschleiß und bringen die Gefahr rait sich, daß ζ« Β· insbesondere bei Kohlenstaub dieser noch unverbrannt auf die Heizflächen auftrifft. Daher sind bei Kohlenstaubbrennern üblicherweise Rohrbrenner ohne Einbauten im Einsatz. Beim Einsatz von Brennstoffen mit niedrigem und schwankendem Heizwert, insbesondere bei Hochtemperaturprozessen, siiid Lösungen erforderlich, die sowohl eine gute Segelbarke it als auch eine gute Verbrennungsluft Vermischung ermöglichen. Zur Intensivierung der Vermischung dienen zylindrische Einbauten, die am Brennermund das Primärluft-Brennstoffgemisch als Ringstrahl austreten lassen. Damit wird über eine vergrößerte Oberfläche und die Ausbildung eines Ringwirbels ia Kern der Zuströmung die Vermischung intensiviert. Nachteilig bleiben die damit verbundene ungenügende Verteilung des Brennstoffes auf den meist großen Feuerraumquerschnitt und eine mangelnde Rögelbarkeit über den Primärluftanteil. Desweiteren ist aus der OS 2 358 375 bekannt, daß in einem rohrförmigen Brennergehäuse ein axiales Zuführrohr für Brennstoff angeordnet ist, das in einer Düse endet. Das Zuführrohr mit der Düse bildet einen Düsenstock und ist axial verstellbar angeordnet. Der Düsenstock wird von einer rohrförmigen, ebenfalls axial verstellbaren Luftleitlanze konzentrisch umgeben. Das eine der Düse zugeordnete Ende der Luftleitlanae ist als trichterförmig erweiterter Leitkörper ausgebildet und bildet mit dem Ende des Brennergehäuses eine Austrittsöffnung für die Verbrennungsluft. .

Diese technische Lösung dient der Erzeugung einer blauen Flamme, die für Industrieöfen, beispielsweise zur Zementklinkerherstellung, ungeeignet ist. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß die Luftaustrittsöffnung durch die Ausführung der Luftleitkörper eine diffusorförmige Erweiterung erfährt, so daß der Einsatz des Brenners an Industrieöfen mit einer Zweitluftführung nicht möglich ist. Bei Einsatz dieses Bremers an Industrieöfen mit Zweitluftzuführung über den gesamten Verbrennungsraum, bei denen über den Brenner durch Primärluft_s durch ein Brennstoff -Primär luft gsmisch oder den Brennstoff die Energie zur Vermischung von Verbrennungsluft und Brennstoff zugeführt werden muß, wurde ein Teil dieser Energie im Brenner selbst vernichtet* Außerdem würde durch die vorgesehene große Aufweitung des Strahles die Gefahr bestehen, daß unverbrannter Brennstoff auf die Brennramawände trifft, .

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Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, beim Einsatz von Brennstoffen, insbesondere jnit niedrigem Heiswert in Hochtemperaturprozessen das Betriebsergebnis, beispielsweise den Wärme verbrauch und den Klinkerdurchsatz beim Zementklinker br and zu verbessern und den Energieaufwand des Primärluftgebläses zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Brenner so auszubilden, daß eine bessere BrennStoffverteilung und beschleunigte Vermischung zwischen Brennstoff und Verbrennungsluft eintritt* Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Brennermundstück am Austritt eine kegelförmige Aufweitung besitzt. In diesem kegelförmigen Austritt befindet sich ein ebenfalls zum Austritt hin kegelförmig ausgebildeter Einsatz, so daß zugleich ein düsenförmiger Austritt gewährleistet ist. Die Halterung des Einsatzstückes ist so gestaltet, daß die dazu erforderlichen Einbauten die luft- bzw. Kohlenstaub-Luftströmung so wenig als möglich beeinflussen»

Zur Erweiterung des Regelbereiches des Brenners ist der kegelförmige Einsatz verstellbar gelagert.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden» In den zugehörigen Zeichnungen zeigenj

Pig» 1 Brenner mit Brennermund

Fig. 2 eine Variante der Brennergestaltung zu Fig. 1

Der Bronnsr gemäß rig* 1 setst sich zusammen aus dem Brennerrohr 1, der Düse 2, welche in das Mischrohr 4 mündet und der yorsugsweise seitlich angreifenden Kohlenstaubleitung 3« Ära Mischrohr 4 schließt sich der Diffusor 5$ das Zs wischen« rohrstück 6 mit nachgeordneter Rohr verklinkung 7 und anschließendem Rohrstück 8 an« An dienern Rohrstück 8 schließt sich ein kegelförmiges Brennermundstück 10 mit einer konischen Erweiterung von vorzugsweise 3 bis 6 halben öffnungswinkel an_e Im inneren des Brenner-mundstücices 10 ist ein kegelförmiger Einsatz 11 mit vorzugsweise 6 bis 10 halben öffnungswinkel angeordnet und in Halterungsstegen 9 gelagert« Zwischen dem Brennermundstück 10 und dem kegelförmigen Einsatz 11 bildet sich eixx dünenföraiger Pängspalt 12 aus, der durch Verschiebung mit bekannten Mitteln;, in äei: IPigu;·:- rächt dargestellt, einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisvc Esr Kohlenstaub K γάτα. Über die Kohlersiaubleitung 3 und öi©

Primär luft L vom Brennerrohr 1 über die Düse 2 in das Mischrohr 4 geleitet. Das gebildete Primärluft-Kohlenstaubgemisch M durchströmt den Diffusor 5 und das nachgeschaltete Zvö-schenrohrstück 6. Dem Zwischenrohr stück 6 ist eine Eohrverjüngung, 7 mit anschließendem Rohrstück 8 in der sich die Durchströmungsgeschwindigkeit des Gemisches erhöht, nachgeschalt et» Anschließend strömt das Primär luft-Kohlenstaubgemisch in feinverteilt er Form durch den Ringspalt 12 in ein nachgeschaltetes Brennaggregat. Durch Verstellung des kegelförmigen Einsatzstückes 11 in axialer Richtung verändert sich der Querschnitt des RiBgspaltes 12» Damit kann Einfluß auf die Plammenausbildung genommen werden. In Pig» 2, die eine Variante der Brennergestaltung zu Pig« 1 darstellt, setzt sich der Brenner aus den bereits bekannten Teilen zusammen» Im Brennerrohr 1 \) ist jedoch axial eine mit dsm Ummantelungsrohr 13 umgebene Brennst off lanze 14 für Heizöl angeordnet» Das Ummantelungsrohr 13 ist durch Halterungsstege 9 gelagert« Das Uminantelungsrobr 13 trägt an seinem vorderen Ende den kegelförmigen Einsatz 11 siit dem halben öffnungswinkel von vorzugsweise 6 bis 10 · Durch eine nicht dargestellte und von außen her betätigte Verstelleinrichtung bekannter Art, kann das ummantelungsrohr 13 in seiner Längsrichtung im am vorderen Ende des Brennerrohres 1 kegelförmig angeordnete Brennermundstück 10 verschoben werden« Die konische Erweiterung des Brennermundstückes 10 beträgt vorzugsweise 3 bis 6° halben öffnungswinkel. Durch Verschiebung des Umrnant©lungsrohres 13 ändert sich der Ringspalt 12 zwischen kegelförmigen Einsatz 11 und Brennermundstück 10, Die Brennstofflanze 14 ist im Ummantelungsrohr 13 fest gelagert.

Die Vorteile der Erfindung bestehen in der durch die Anordnung eines düsenförmig gestalteten Ringspaltes am Brennermund beschleunigten Vermischung des in den Brennraum eintretenden Brennstoffes bzw» Brennstoff-Luftgesdsches mit der restlichen Verbrennungsluft, Weiterhin kann bei einem verstellbaren Brenneraustrittsquerschnitt der Regelbereich des Brenners gegenüber den Konstruktionen mit konstantes Querschnitt beträchtlich erweitert werden. Der kegelförmige Austritt bewirkt sasätalich eine bessere Verteilung des Brennstoffes über den BrennraBmquerschnitt und ermöglicht somit eine raschere Verbrennung bzw. eine Verringerung des für die Vermischung erforderlichen Primärluftanteils oder deren Geschwindigkeit, Somit ist eine Senkung des spezifischen Wänaeaufwandes und / oder der Antriebsenergie des Primarluftgeblases möglich» Insbesondere bei Kohlenstaub als Brennstoff treten vorzugsweise grobe Kornanteile radial in Bereiche höherer Sauerstoffkonezntratidn (Sekundärluft) _a Ihre Brennaeit wird dadurch verkürzt und die-WarmeeBtbiadpng pro VoiCTieneinheit erhöht. Gegebenenfalls können·· dadurch die Anforderungen an die Mahlfeinheit verringert werden* Der Forderung

an die Brennerkonstruktionen, die Merkmale des Verbrennungsablaufes auch während des Betriebes in weiten Grenzen variieren zu können, wird mit der regelbaren Ausführung gemäß Figur 2 in vollem Umfang Rechnung getragen» Dieser Brenner ist für alle Brennstoffe und deren kombinierte Verbrennung geeignet. Insbesondere bei BrennstoffSubstitutionen wird es durch den Einsatz eines Brenners mit erweiterten Regelbereich möglich sein, in kürzerer Zeit die bestmöglichen Betriebswerte zu erreichen. Auch bei Umstellung der Peuerung auf andere luftverhäitnisse, z. B* Erhöhung des Luftfaktors_f kann durch die Verstellmöglichkeit eine Anpassung des Verbrennungsablaufes erfolgen,,

Claims (1)

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   Erfindungsanspruch

   1« Brenner, insbesondere die Gestaltung des Brennermundstückes zur Befeuerung von Industrieöfen, beispielsweise zum Einsatz in Drehöfen beim Zementklinkerbrand mit festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen bzw· deren Kombination gekennzeichnet dadurch, daß das Brennermundstück (10) eine konische Erweiterung mit vorzugsweise 3 bis 6 halben öffnungswinkel aufweist, in der ein kegelförmiger Einsatz (11) mit vorzugsweise 6 bis 10 halben öffnungswinkel in Halterungsstegen (9) gelagert angeordnet ist und der kegelförmige Einsatz (11) in Verbindung mit dem Ummantelutsgsrohr (13) oder einer anderen bekannten Veratelleinrichtung längsverschiebbar ist*

   Hlerai«iÄ_Senen Zeichnungen