AT510439B1 - DEVICE FOR CONVEYING PNEUMATICALLY SUPPORTED FUELS - Google Patents
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Abstract
Bei einer Vorrichtung zum Fördern von pneumatisch geförderten Brennstoffen, insbesondere festen Sekundärbrennstoffen bei Brennern für Drehrohröfen, umfassend ein zentrales Förderrohr (1) , welches ein offenes Ende mit einer Austrittsöffnung (2) für die pneumatisch geförderten Brennstoffe und einen gegenüberliegenden Endbereich aufweist, in dem die Brennstoffe dem Förderrohr (1) aufgegeben werden, mündet der Austrittsöffnung des Förderrohrs (1) benachbart wenigstens eine mit einer Luftzufuhr in Verbindung stehende Leitung (6,7,9) schräg nach vorne gerichtet in das Innere des Förderrohrs (1) .In a device for conveying pneumatically conveyed fuels, in particular solid secondary fuels in burners for rotary kilns, comprising a central conveyor pipe (1) having an open end with an outlet opening (2) for the pneumatically conveyed fuels and an opposite end portion in which the Fuels are the conveyor pipe (1) abandoned, the outlet opening of the conveying pipe (1) opens adjacent at least one connected to an air supply line (6,7,9) directed obliquely forward into the interior of the conveying tube (1).
Description
österreichisches Patentamt AT510 439B1 2012-04-15Austrian Patent Office AT510 439B1 2012-04-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern von pneumatisch geförderten Brennstoffen, insbesondere festen Sekundärbrennstoffen bei Brennern für Drehrohröfen, umfassend ein zentrales Förderrohr, welches ein offenes Ende mit einer Austrittsöffnung für die pneumatisch geförderten Brennstoffe und einen gegenüberliegenden Endbereich aufweist, in dem die Brennstoffe dem Förderrohr aufgegeben werden.Description: The invention relates to a device for conveying pneumatically conveyed fuels, in particular solid secondary fuels in burners for rotary kilns, comprising a central delivery pipe having an open end with an outlet for the pneumatically conveyed fuels and an opposite end region in which the Fuels are given to the delivery pipe.
[0002] Weiters betrifft die Erfindung einen Brenner für Drehrohröfen mit einer Brennerdüse umfassend wenigstens einen Verbrennungsluftkanal, wenigstens einen Kanal für die Zufuhr von höher reaktivem Brennstoff, einen Kanal für die Zufuhr von weniger reaktivem Brennstoff, wobei der Kanal für die Zufuhr des höher reaktiven Brennstoffs radial außerhalb des Kanals für die Zufuhr des weniger reaktiven Brennstoffs angeordnet ist, und eine Vorrichtung zum Fördern des pneumatisch geförderten weniger reaktiven Brennstoffs, insbesondere von festen Sekundärbrennstoffen.Furthermore, the invention relates to a burner for rotary kilns with a burner nozzle comprising at least one combustion air duct, at least one channel for the supply of highly reactive fuel, a channel for the supply of less reactive fuel, wherein the channel for the supply of the higher reactive fuel is arranged radially outside the channel for the supply of the less reactive fuel, and a device for conveying the pneumatically promoted less reactive fuel, in particular of solid secondary fuels.
[0003] Derartige Brenner werden eingesetzt, um relativ große Materialmengen in kurzer Zeit auf hohe Temperatur zu erwärmen. Brenner, die in Drehrohröfen eingesetzt werden, ragen von einer Stirnseite des Drehrohrofens lanzenförmig in dessen Inneres, um eine Flamme zu erzeugen, die sich im Wesentlichen entlang der Achse des Drehrohrofens erstreckt. Um ein gewünschtes Temperaturprofil innerhalb des Ofens einstellen zu können, ist eine möglichst weitgehende Einsteilbarkeit der Flammenform auch während des Betriebes erwünscht. Weiters werden Brenner für Drehrohröfen zunehmend auch mit minderwertigen, weniger reaktiven festen Brennstoffen wie z. B. mit brennbaren Abfallprodukten betrieben. Solche weniger reaktiven Brennstoffe, auch Sekundärbrennstoffe genannt, bestehen beispielsweise aus Papier, Karton, Kunststoffabfällen, Holz oder Knochen und besitzen einen Heizwert, der zwischen 2.500 und 8.000 KCal liegen kann. Diese Sekundärbrennstoffe werden zerkleinert und besitzen überlicherweise eine Stückgröße zwischen 2mm und 10cm. Die so aufbereiteten Sekundärbrennstoffe werden in einem Silo gelagert und pneumatisch zum Brenner gefördert. Bei bestimmten Betriebsbedingungen kommt es dabei zu Flammenverschleppungen und verzögertem Ausbrand durch 02-Mangel. Dadurch entstehen im Drehrohrofen prozesstechnische Probleme wie beispielsweise eine Verschiebung der Sinterzone, reduzierter Klinkerbrand oder erhöhte Einlauftemperaturen am Ofeneinlauf.Such burners are used to heat relatively large amounts of material in a short time to high temperature. Burners, which are used in rotary kilns, project from a front side of the rotary kiln lance in the interior thereof to produce a flame which extends substantially along the axis of the rotary kiln. In order to be able to set a desired temperature profile within the furnace, the greatest possible adjustability of the flame shape is also desired during operation. Furthermore, burners for rotary kilns increasingly with inferior, less reactive solid fuels such. B. operated with combustible waste products. Such less reactive fuels, also called secondary fuels, for example, consist of paper, cardboard, plastic waste, wood or bone and have a calorific value, which may be between 2,500 and 8,000 Kcal. These secondary fuels are crushed and usually have a piece size between 2mm and 10cm. The recycled secondary fuels are stored in a silo and conveyed pneumatically to the burner. In certain operating conditions, this leads to flame carry-over and delayed burnout due to 02 deficiency. As a result, process engineering problems arise in the rotary kiln, such as, for example, a shift in the sintering zone, reduced clinker firing or increased inlet temperatures at the kiln inlet.
[0004] Insbesondere ist bei den bekannten Brennern zu beobachten, dass der weniger reaktive Brennstoff bzw. der Sekundärbrennstoff nicht vollständig verbrannt werden kann. Der Grund dafür liegt darin, dass bei den bekannten Drehrohrofen-Brennern die Sekundärbrennstoffe zentral zugeführt werden, wie dies beispielsweise der EP 967 434 A1 entnommen werden kann. Der höher reaktive Brennstoff wie beispielsweise staubförmige Kohle, auch Primärbrennstoff genannt, bildet hierbei einen Mantel um den weniger reaktiven Brennstoff, wobei die Verbrennungsluft teils als den Kohlenstaub-Mantel umgebende Primärluft und teils als heiße Sekundärluft eingebracht wird. Der Verbrennungsvorgang erfolgt hierbei derart, dass vom Primärbrennstoff eine Flamme gebildet wird, welche die Zündung und Verbrennung der festen Sekundärbrennstoffe sicherstellt. Bei der üblichen Bauform werden die Primärbrennstoffe zumeist über einen Ringkanal zugeführt. Im Zentrum des Brenners befinden sich ein oder mehrere Förderrohre, über die verschiedene feste Brennstoffe aufgegeben werden.In particular, it can be observed in the known burners that the less reactive fuel or the secondary fuel can not be completely burned. The reason for this is that in the known rotary kiln burners, the secondary fuels are supplied centrally, as can be taken for example from EP 967 434 A1. The higher reactive fuel such as dusty coal, also called primary fuel, in this case forms a mantle to the less reactive fuel, wherein the combustion air is introduced partly as the pulverized coal surrounding primary air and partly as hot secondary air. The combustion process takes place in such a way that a flame is formed by the primary fuel, which ensures the ignition and combustion of the solid secondary fuels. In the conventional design, the primary fuels are usually supplied via an annular channel. In the center of the burner are one or more delivery pipes, through which various solid fuels are given up.
[0005] Förderrohre sind zumeist einfache Rohre, die aufgrund von Abrasionsproblematik möglichst gerade vom Anschluss der Förderleitung zu der Brennermündung führen. Das Einblasen der festen Brennstoffe in den Brennraum erfolgt dabei mittels pneumatischer Förderung. Üblicherweise treten die Brennstoffpartikel in Richtung der Förderrohrachse aus dem Brenner aus.Delivery pipes are usually simple tubes that lead as straight as possible from the connection of the delivery line to the burner mouth due to Abrasionsproblematik. The injection of solid fuel into the combustion chamber takes place by means of pneumatic conveying. The fuel particles usually exit the burner in the direction of the delivery pipe axis.
[0006] Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, die Flammenverweilzeit der Partikel zu erhöhen, um dadurch einen besseren Ausbrand des festen Brennstoffes zu erreichen.The present invention now aims to increase the flame residence time of the particles to thereby achieve better burnout of the solid fuel.
[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art im Wesentlichen vor, dass der Austrittsöffnung des Förderrohrs benachbart wenigstens eine mit einer Luftzufuhr in Verbindung stehende Leitung schräg nach vorne gerichtet in 1 /6 österreichisches Patentamt AT510 439 B1 2012-04-15 das Innere des Förderrohrs mündet. "Vorne" bezeichnet hierbei dasjenige Ende des Förderrohrs, das die Austrittsöffnung aufweist. Die über die wenigstens eine Leitung eingeblasene Luft erzeugt dabei einen Luftstrom schräg zur Förderrichtung, d.h. schräg zur Achse des Förderrohrs, wodurch die den Luftstrom passierenden Brennstoffpartikel einen entsprechenden Impuls erfahren, der die Flugbahn der Brennstoffpartikel verändert. Die Brennstoffpartikel verlassen das Förderrohr somit nicht mehr parallel zur Förderachse, sondern werden schräg zur Förderachse ausgestoßen. Insbesondere gelingt es mit der erfindungsgemäßen Ausbildung die Flugbahn der Brennstoffpartikel dahingehend zu verändern, dass sie die Stützflamme der Primärbrennstoffe in einer Art schrägem Wurf durchdringen. Dadurch werden die Verweildauer in der Flamme sowie die Wurfweite erhöht. Dies bewirkt eine bessere Verbrennung der festen Brennstoffe und damit eine verbesserte Qualität des Prozesses. Die Folge sind ein verringerter Wärmebedarf sowie eine Verringerung der Emissionen. Ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion ist, dass sie gänzlich ohne mechanische Bauteile auskommt und es damit zu keinem erhöhten Verschleiß kommt wie dies z.B. bei der Verwendung von Leit- und Führungsblechen der Fall wäre.To solve this problem, the invention provides in a device of the type mentioned above, that the outlet opening of the conveying pipe adjacent at least one line connected to an air supply obliquely directed forward in 1/6 Austrian Patent Office AT510 439 B1 2012 -04-15 the interior of the delivery pipe opens. &Quot; Front " in this case denotes that end of the conveying tube which has the outlet opening. The air blown in via the at least one line thereby generates an air flow obliquely to the conveying direction, i. obliquely to the axis of the conveyor tube, whereby the fuel particles passing through the air flow experience a corresponding pulse, which changes the trajectory of the fuel particles. The fuel particles thus no longer leave the conveying tube parallel to the conveying axis, but are ejected obliquely to the conveying axis. In particular, it is possible with the formation of the invention to change the trajectory of the fuel particles to the extent that they penetrate the support flame of the primary fuels in a kind of oblique litter. This increases the residence time in the flame as well as the throw distance. This causes a better combustion of the solid fuels and thus an improved quality of the process. The result is a reduced heat requirement and a reduction in emissions. Another advantage of this design is that it works entirely without mechanical components and thus there is no increased wear as described e.g. when using guide and guide plates would be the case.
[0008] In konstruktiv besonders einfacher Weise ist die wenigstens eine Leitung bevorzugt von einer im Förderrohr ausgebildeten Durchbrechung gebildet. Die wenigstens eine Durchbrechung verläuft dabei schräg durch die Wand des Förderrohres und hat bevorzugt über ihre gesamte Länge denselben Querschnitt. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass der Querschnitt der Durchbrechung sich zum Inneren des Förderrohrs hin verjüngt oder erweitert. Die wenigstens eine Durchbrechung kann einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen oder als sich in Umfangsrichtung erstreckender Schlitz ausgebildet sein.In a structurally particularly simple manner, the at least one line is preferably formed by an opening formed in the delivery tube. The at least one opening extends obliquely through the wall of the conveyor tube and preferably has the same cross section over its entire length. Alternatively, it is also conceivable that the cross section of the opening tapers or widened towards the interior of the delivery tube. The at least one aperture may have a circular cross-section or be formed as a circumferentially extending slot.
[0009] Um insbesondere bei einer Mehrzahl von schräg nach vorne gerichtet in das Innere des Förderrohrs mündenden Leitungen eine gemeinsame Luftzufuhr in einfacher Weise sicherzustellen, sieht eine bevorzugte Weiterbildung vor, dass eine das Förderrohr zumindest teilweise umgebende, mit einer Luftzufuhr versehene Luftkammer angeordnet ist, die über die wenigstens eine Leitung mit dem Inneren des Förderrohrs in Verbindung steht. Die Luftkammer kann dabei alle Leitungen bzw. Durchbrechungen gleichzeitig speisen, sodass überall der gleiche Luftzufuhrdruck zur Verfügung steht. Die Luftkammer kann dabei als das Förderrohr umgebende Ringkammer ausgebildet sein, die bevorzugt radial innen von dem Förderrohr und radial außen von einem konzentrisch zum Förderrohr angeordneten Rohr begrenzt wird.In order to ensure a common air supply in a simple manner, in particular in a plurality of obliquely forwardly directed into the interior of the delivery pipe lines, a preferred embodiment provides that a conveying chamber at least partially surrounding, provided with an air supply air chamber is arranged which is connected via the at least one line to the interior of the delivery pipe in connection. The air chamber can feed all lines or openings at the same time, so that everywhere the same air supply pressure is available. The air chamber may be formed as an annular chamber surrounding the conveying tube, which is preferably bounded radially inward by the conveying tube and radially outward by a tube arranged concentrically with the conveying tube.
[0010] Um bei einer Mehrzahl von mit einer Luftzufuhr in Verbindung stehenden Leitungen, die schräg nach vorne gerichtet in das Innere des Förderrohrs münden, sicherzustellen, dass der Brennstoffförderstrom schräg abgelenkt wird, münden die Leitungen lediglich in einem durch einen Zentriwinkel von kleiner als 180°, bevorzugt kleiner als 120° definierten Umfangsbereich des Förderrohrs in das Innere des Förderrohrs. Die Leitungen bzw. Durchbrechungen sind somit lediglich in einer Rohrhälfte angeordnet. Obwohl es dabei denkbar ist, dass die Austrittsrichtung der einzelnen Leitungen divergieren, ist es bevorzugt, wenn die Austrittsrichtungen der einzelnen Leitungen parallel zueinander verlaufen.In order to ensure at a plurality of associated with an air supply lines, which open obliquely forward into the interior of the delivery pipe to ensure that the fuel flow is deflected obliquely, the lines open only in one by a central angle of less than 180 °, preferably less than 120 ° defined peripheral region of the conveying tube in the interior of the conveying tube. The lines or openings are thus arranged only in a half pipe. Although it is conceivable that the outlet direction of the individual lines diverge, it is preferred if the outlet directions of the individual lines run parallel to each other.
[0011] Wenn, wie dies einer weiteren bevorzugten Weiterbildung entspricht, die Luftzufuhr Mittel zur Einstellung des Zufuhrdruckes aufweist, kann über die Variation des Druckes die Stärke der Ablenkung der Brennstoffpartikel beeinflusst werden. Dadurch ist es auch möglich, den Effekt an verschiedene Umgebungsbedingungen sowie an unterschiedliche Brennstoffe anzupassen.If, as this corresponds to a further preferred embodiment, the air supply means for adjusting the supply pressure, the intensity of the deflection of the fuel particles can be influenced by the variation of the pressure. This also makes it possible to adapt the effect to different environmental conditions as well as to different fuels.
[0012] Schließlich ist es bevorzugt, wenn die Luftzufuhr für die wenigstens eine Leitung von der Luftzufuhr für die pneumatische Förderung der Brennstoffe verschieden ist. Dadurch sind jeweils unabhängige Luftversorgungen sichergestellt, wobei die Luftversorgung für die schräg in das Innere des Förderrohres erfolgende Lufteinbringung z.B. über die Primärluftversorgung des Brenners erfolgen kann.Finally, it is preferred that the air supply for the at least one line is different from the air supply for the pneumatic conveying of the fuels. As a result, independent air supplies are ensured in each case, wherein the air supply for the air introduced obliquely into the interior of the delivery tube, e.g. can be done via the primary air supply of the burner.
[0013] Obwohl im Rahmen der Erfindung Luft das bevorzugte Medium ist, ist grundsätzlich anzumerken, dass die erfindungsgemäß zu erreichende Ablenkung der Brennstoffpartikel ebenso mit anderen gasförmigen Medien gelingt ohne dass hierbei der Bereich der Erfindung 2/6Although in the invention air is the preferred medium, it should be noted in principle that the invention to be achieved deflection of the fuel particles succeeds as well with other gaseous media without this case the scope of the invention 2/6
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