BE1030366B1

BE1030366B1 - Verfahren zum Betreiben eines Brenners eines Drehrohrofens

Info

Publication number: BE1030366B1
Application number: BE20225195A
Authority: BE
Inventors: Karl Lampe; Eike Willms; Ines Veckenstedt; Jost Lemke; Thomas Deck
Original assignee: Thyssenkrupp Ind Solutions Ag; Thyssenkrupp Ag
Priority date: 2022-03-21
Filing date: 2022-03-21
Publication date: 2023-10-16
Also published as: BE1030366A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Brenners (14) eines Drehrohrofens (10), wobei die dem Drehrohrofen (10) zugeführten Gasströme in Summe mehr als 50 Vol% Sauerstoff umfassen, wobei der Brenner (14) eine Brennermündung (20) aufweist, aus welcher ein Brennstoff-Gasgemisch ausgelassen wird und wobei zumindest eine Zustandsgröße der Brennerflamme (16), insbesondere die Zündstrecke (18), die Flammenform, die Flammenlänge und/ oder die Flammenbreite, ermittelt wird, wobei die Strömungsgeschwindigkeit, die Menge und/ oder der Impuls des Brennstoff-Gasgemisches und/oder die Brennstoffeigenschaften in Abhängigkeit der ermittelten Zustandsgröße gesteuert/ geregelt wird. Die Erfindung betrifft auch einen Drehrohrofen (10) zum Brennen von Rohmehl zu Zementklinker aufweisend eine innerhalb des Drehrohrofens (10) ausgebildete Brennzone, einen Brenner (14) mit einer Brennermündung (20) zum Auslassen eines Brennstoff-Gasgemisches in die Brennzone, eine Messeinrichtung (22), die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie zumindest eine Zustandsgröße der Brennerflamme (16), insbesondere die Zündstrecke (18), die Flammenlänge und/ oder die Flammenbreite, ermittelt, wobei der Drehrohrofen (10) eine Steuerungs-/Regelungseinrichtung aufweist, die derart ausgebildet, dass sie die Strömungsgeschwindigkeit die Menge und/ oder den Impuls des Brennstoff-Gasgemisches und/oder die Brennstoffeigenschaften in Abhängigkeit der ermittelten Zustandsgröße steuert/ regelt.

Description

' BE2022/5195

Verfahren zum Betreiben eines Brenners eines Drehrohrofens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Drehrohrofens, insbesondere eines Brenners innerhalb des Drehrohrofens, wobei der Drehrohrofen mit einem sauerstoffreichen Gas betrieben wird.

Drehrohröfen werden üblicherweise in der Zement und Mineralindustrie eingesetzt und dienen beispielsweise zum Brennen von vorgewärmten Zementrohmehl zu

Zementklinker.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, sauerstoffhaltiges Gas zur Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen in den Drehrohrofen oder den Calcinator einer

Zementherstellungsanlage einzuführen. Zur Reduzierung der Abgasmenge und um auf aufwändige Reinigungsverfahren verzichten zu können, ist es beispielsweise aus der DE 10 2018 206 673 A1 bekannt, ein möglichst sauerstoffreiches Verbrennungsgas zu verwenden, sodass der CO2-Gehalt in dem Abgas hoch ist und eine Speicherung des

CO2 oder eine Abtrennung im Abgasstrom erleichtert wird. Die DE 10 2018 206 673 A1 offenbart das Einleiten eines sauerstoffreichen Gases in den Kühlereinlassbereich zur

Vorwärmung des Gases und Kühlung des Klinkers.

Bei der Verwendung von mit Sauerstoff angereicherten Verbrennungsgasen, die einen hohen Sauerstoffanteil von mindestens 30% bis 100% aufweisen, können in dem Ofen sehr hohe Temperaturen entstehen. Treten diese hohen Temperaturen über einen längeren Zeitraum oder dauerhaft im wandnahen Bereich des Ofens auf, kann daraus eine Beschädigung der Innenwand des Ofens resultieren. Es besteht ebenfalls die

Gefahr, dass sich an dem Brenner sehr hohe Temperaturen ausbilden und insbesondere der Brennermund beschädigt wird.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum

Betreiben eines Drehrohrofens, insbesondere eines Brenners, bereitzustellen, wobei eine sichere Betriebsweise des Drehrohrofens gewährleistet ist und gleichzeitig ein Abgas mit einem hohen COz- Gehalt erhalten wird.

° BE2022/5195

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäB durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 1 und durch einen Drehrohrofen gemäß dem unabhängigen Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Ein Verfahren zum Betreiben eines Drehrohrofens, insbesondere eines Brenners eines

Drehrohrofens, umfasst nach einem ersten Aspekt, dass die dem Drehrohrofen zugeführten Gasströme in Summe zu mehr als 50 Vol% aus Sauerstoff bestehen, wobei vorzugsweise eine sauerstoffreichen Atmosphäre innerhalb des Drehrohrofens mit einem

Sauerstoffgehalt von mehr als 30 Vol%, vorzugsweise mehr 50 Vol%, insbesondere mehr als 75 Vol% ausgebildet wird. Bei der sauerstoffreichen Atmosphäre handelt es sich insbesondere um den gemittelten Sauerstoffgehalt innerhalb des gesamten

Drehrohrofens, wobei lokal Bereiche mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als 50Vol% auftreten können. Der Brenner weist eine Brennermündung auf, aus welcher ein

Brennstoff-Gasgemisch in das Innere des Drehrohrofens, insbesondere den Brennraum, ausgelassen wird und wobei zumindest eine Zustandsgröße der Brennerflamme, insbesondere die Zündstrecke, die Flammenform, die Flammenlänge und/ oder die

Flammenbreite, ermittelt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit, die Menge und/ oder der

Impuls des Brennstoff-Gasgemisches und/oder die Brennstoffeigenschaften wird in

Abhängigkeit und vorzugsweise zur Beeinflussung der ermittelten Zustandsgröße gesteuert/ geregelt.

Bei den Brennstoffeigenschaften handelt es sich vorzugsweise um die Brennstofffeuchte,

Brennstoffzusammensetzung, den Heizwert und/ oder die Korngröße des Brennstoffs.

Der Ofen ist insbesondere ein Drehrohrofen und vorzugsweise Teil einer

Zementherstellungsanlage, wobei die Zementherstellungsanlage beispielsweise umfasst: - einen Vorwärmer zum Vorwärmen von Rohmehl, - einen Calcinator zum Kalzinieren des vorgewärmten Rohmehls, - einen Drehrohrofen mit einem Brenner zum Brennen des kalzinierten Heißmehls zu Zementklinker und - einen Kühler zum Kühlen des Zementklinkers.

Der Drehrohrofen umfasst einen Brenner, wie beispielsweise eine Brennerlanze und oder einen Einkanal oder Mehrkanalbrenner zum Brennen des kalzinierten HeiBmehls zu

Zementklinker, wobei der Drehrohrofen einen Verbrennungsgaseinlass zum Einlassen 5 eines Verbrennungsgases in den Drehrohrofen mit einem Sauerstoffanteil von 50% bis 100Vol%, insbesondere mindestens 50Vol%, vorzugsweise mindestens 75Vol%, aufweist. Der Verbrennungsgaseinlass ist vorzugsweise im Ofenkopf, an welchen sich der Kühler anschließt, angebracht. Insbesondere wird das Verbrennungsgas zumindest teilweise aus der Kühlerabluft gebildet. Optional weist der Brenner einen

Verbrennungsgaseinlass auf, insbesondere zur Steuerung und Regelung der

Flammenparameter, über welchen ein Verbrennungsgas in den Ofen eingeleitet wird.

Dieses Verbrennungsgas kann sich in seiner Zusammensetzung von dem

Verbrennungsgas, das über den Kühler zugeführt, wird unterscheiden. In einer speziellen

Ausführungsform weist dieses Verbrennungsgas einen Sauerstoffanteil zwischen 0 bis 100%, insbesondere maximal 21%, vorzugsweise maximal 10% auf.

Ein Vorwärmer der Zementherstellungsanlage umfasst vorzugsweise eine Mehrzahl von

Zyklonstufen mit jeweils zumindest einem Zyklon zum Abscheiden von Feststoffen aus dem Gasstrom. In dem Vorwärmer wird das an der obersten, ersten Zyklonstufe aufgegebene Rohmehl im Gegenstrom zu den Ofenabgasen vorgewärmt und durchläuft dabei nacheinander die Zyklonstufen.

Zwischen der letzten und der vorletzten Zyklonstufe ist vorzugsweise der Calcinator angeordnet, der eine Steigleitung aufweist, in die das Rohmehl mittels einer

Calcinatorfeuerung, erhitzt wird. Insbesondere wird das Rohmehl in dem Calcinator entsäuert und kalziniert.

Das in dem Vorwärmer vorgewärmte und in dem Calcinator kalzinierte Rohmehl wird anschließend dem Drehrohrofen zugeführt. Der Drehrohrofen weist insbesondere ein um seine Längsachse rotierbares Drehrohr auf, das vorzugsweise in Fôrderrichtung des zu brennenden Materials leicht geneigt ist, sodass das Material bedingt durch die Rotation des Drehrohrs und die Schwerkraft in Förderrichtung bewegt wird. Der Ofen weist vorzugsweise an seinem einen Ende einen Materialeinlass zum Einlassen von vorgewärmtem, kalziniertem Rohmehl und an seinem dem Materialeinlass

* BE2022/5195 gegenüberliegenden Ende einen Materialauslass zum Auslassen des gebrannten

Klinkers in den Kühler auf. An dem materialauslassseitigen Ende des Ofens ist vorzugsweise ein Ofenkopf angeordnet, der den Brenner zum Brennen des Materials, insbesondere eine Brennstofflanze und oder einen Einkanal oder Mehrkanalbrenner, aufweist. Der Drehrohrofen weist vorzugsweise eine Sinterzone auf, in der das Material zumindest teilweise aufgeschmolzen wird und insbesondere eine Temperatur von 1500°C bis 1900°C, vorzugsweise 1450°C bis 1750°C aufweist. Die Sinterzone umfasst beispielsweise den Ofenkopf und insbesondere einen Sektor des Drehrohrofens am hinteren Ende, vorzugsweise das in Förderrichtung des Materials hintere Drittel des

Ofens.

Das sauerstoffhaltige Verbrennungsgas wird beispielsweise vollständig oder teilweise direkt in den Ofenkopf eingeleitet, wobei der Ofenkopf beispielsweise einen

Verbrennungsgaseinlass aufweist. Vorzugsweise wird das Verbrennungsgas vollständig oder teilweise über den Materialauslass des Ofens in diesen eingeführt. Das dem Ofen zugeführte Verbrennungsgas hat beispielsweise einen Sauerstoffanteil von mehr als 30

Vol% bis 75 Vol%, insbesondere mehr als 50 Vol% vorzugsweise mehr als 95 Vol%. Das

Verbrennungsgas besteht beispielsweise vollständig aus reinem Sauerstoff, wobei in diesem Fall der Sauerstoffanteil an dem Verbrennungsgas 100% beträgt. Bei dem

Brenner kann es sich beispielsweise um eine Brennerlanze und oder einen Einkanal oder

Mehrkanalbrenner handeln. An den Materialauslass des Ofens schließt sich vorzugsweise ein Kühler zum Kühlen des Zementklinkers an.

Der Kühler weist vorzugsweise eine Fördereinrichtung zum Fördern des Schüttguts in

Förderrichtung durch den Kühlgasraum auf. Der Kühlgasraum ist vorzugsweise in

Strômungsrichtung des zu kühlenden Schüttguts direkt hinter dem Kühlereinlass, insbesondere dem Materialauslass des Ofens, angeordnet, sodass der der Klinker aus dem Drehrohrofen in den Kühlgasraum fällt und insbesondere der erwärmte

Kühlgasstrom aus dem Kühler in den Drehrohrofen eintritt und zumindest teilweise das

Verbrennungsgas ausbildet.

Bei dem Brenner des Drehrohrofens handelt es sich vorzugsweise um eine insbesondere einzelne Brennerlanze und oder einen Einkanal oder Mehrkanalbrenner mit einer

Mehrzahl von koaxial zueinander angeordneten Rohren oder Kanälen. Vorzugsweise ist

) BE2022/5195 der Brenner an der Wand, insbesondere der Innenwand, des Ofenkopfes insbesondere an einem statischen Bereich des Drehrohrofens angebracht und erstreckt sich insbesondere in axialer Richtung, vorzugsweise mittig in das Drehrohr des

Drehrohrofens.

Der Brenner umfasst beispielsweise eine Mehrzahl von Rohren, insbesondere vier

Rohre, die koaxial zueinander angeordnet sind und unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Mittig ist ein Zentralrohr angeordnet, das einen Zentralkanal ausbildet. Das

Zentralrohr mit dem geringsten Durchmesser dient dem Transport von insbesondere stückigem Brennstoff, wie beispielsweise Ersatzbrennstoffe aus Abfall oder

Produktionsreststoffen, wie beispielsweise Altreifen. Zusammen mit dem Brennstoff wird durch das Zentralrohr ein Trägergas geleitet, das dem pneumatischen Transport des

Brennstoffes dient. Bei dem Trägergas handelt es sich insbesondere um ein sauerstoffarmes Gas mit einer Sauerstoffkonzentration von 0 bis 30 Vol%, insbesondere 2bis 20 Vol%, vorzugsweise 10 bis 15 Vol%, höchstvorzugshalber weniger als 10 Vol%.

Vorzugsweise weist das Transportgas eine CO2-Konzentration von 70 bis 95 Vol%, insbesondere 80 bis 90Vol%, vorzugsweise mehr als 75 Vol% auf. Der restliche Anteil des Transportgases umfasst vorzugsweise Sauerstoff und/ oder Wasserdampf und/oder eine andere inerte Gaskomponente. Das Zentralrohr ist vorzugsweise mit einer Quelle für Brennstoff, insbesondere stückigem Ersatzbrennstoff, und einer Quelle für das

Transportgas verbunden.

Um das Zentralrohr ist vorzugsweise ein Drallgasrohr koaxial angeordnet, das einen

Drallgaskanal ausbildet. Der Drallgaskanal dient vorzugsweise zur Leitung eines

Drallgases mit einem Sauerstoffgehalt von 0 bis 100 Vol®%, insbesondere 0 bis 75 Vol%, vorzugsweise weniger als 10 Vol% auf. Der Drallgaskanal ist vorzugsweise mit einer

Quelle für das Drallgas verbunden. Das Drallgasrohr erstreckt sich beispielhaft in axialer

Richtung, in Richtung der Brennermündung, über das Zentralrohr heraus.

Koaxial zu dem Drallgasrohr ist vorzugsweise das Brennstoffrohr angeordnet, das einen

Brennstoffkanal ausbildet und vorzugsweise zur Leitung eines feinstückigen

Brennstoffes, wie beispielsweise Kohle, sowie der Leitung eines Trägergases zum pneumatischen Transport des Brennstoffs durch den Brennstoffkanal ausgebildet ist. Das

Trägergas weist vorzugsweise einen Sauerstoffgehalt von O bis 30 Vol®%, insbesondere

° BE2022/5195 2 bis 20 Vol%, %, vorzugsweise weniger als 10 Vol%. auf. Vorzugsweise weist das

Transportgas eine COz-Konzentration von 70 bis 95 Vol%, insbesondere 80 bis 90Vol%, vorzugsweise mehr als 75 Vol% auf. Der restliche Anteil des Transportgases umfasst vorzugsweise Sauerstoff und/ oder Wasserdampf. Das Brennstoffrohr erstreckt sich vorzugsweise in axialer Richtung, in Richtung der Brennermündung, über das Zentralrohr und da Drallgasrohr heraus. Der Brennstoffkanal ist vorzugsweise mit einer Quelle für das Trägergas und den insbesondere feinkörnigen Brennstoff verbunden. Anstelle des feinstückigen Brennstoffes kann auch ein flüssiger oder gasfôrmiger Brennstoff zum

Einsatz kommen, der ohne einen Anteil des Transportgas mit Druck in den Brennraum eingetragen wird.

Um das Brennstoffrohr ist vorzugsweise das Axialgasrohr koaxial angeordnet, das einen

Axialgaskanal ausbildet und vorzugsweise zur Leitung eines Axialgases dient. Das

Axialgas weist vorzugsweise einen Sauerstoffgehalt von 0 bis 100 Vol%, insbesondere 0 bis 75 Vol%, vorzugsweise weniger als 10 Vol% auf, wobei der Axialgaskanal vorzugsweise mit einer Quelle für das Axialgas verbunden ist. Das Axialgasrohr erstreckt sich insbesondere in axialer Richtung, in Richtung der Brennermündung, über das

Zentralrohr, das Brennstoffrohr und das Drallgasrohr heraus.

Das Brennstoff-Gasgemisch umfasst vorzugsweise das Trägergas, das Axialgas und/ oder das Drallgas, sowie einen feinkörnigen Brennstoff und/ oder einen grobkörnigen

Brennstoff, insbesondere einen Ersatzbrennstoff. Das Trägergas, Drallgas und/ oder das

Axialgas umfassen zumindest teilweise oder vollständig aus dem Drehrohrofen ausgelassenes Abgas des Drehrohrofens oder Abgas der Zementherstellungsanlage.

Das Axialgas und das Drallgas weisen vorzugsweise eine relativ zu dem Trägergas höhere Strömungsgeschwindigkeit auf, sodass das Axialgas und das Drallgas vorzugsweise das Gemisch aus Brennstoff und Trägergas mit einem Drallimpuls beaufschlagen. Insbesondere ist das Drallgasrohr, insbesondere die Brennermündung, derart ausgebildet, dass das Drallgas eine im Wesentlichen tangentiale

Stömungsrichtung bezogen auf die Brennerachse aufweist. Vorzugsweise ist das

Axialgasrohr, insbesondere die Brennermündung, derart ausgebildet, dass das Axialgas eine im Wesentlichen axiale Strömungsrichtung bezogen auf die Brennerachse aufweist.

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Bei den Begriffen Steuern und Regeln handelt es sich um Vorgänge der

Automatisierungstechnik. Unter dem Begriff Regeln ist ein Vorgang zu verstehen, bei dem fortlaufend eine Größe, die Regelgröße, erfasst, mit einer anderen Größe, der

Führungsgröße, verglichen und im Sinne einer Angleichung an die Führungsgröße beeinflusst wird. Unter dem Begriff Steuern ist ein Vorgang zu verstehen, bei dem zumindest eine Eingangsgröße, andere Größen als Ausgangs- bzw. Steuergrößen aufgrund der dem System eigentümlichen Gesetzmäßigkeiten beeinflussen. Der Begriff „Einstellen“ umfasst sowohl das Steuern als auch das Regeln.

Bei der Zündstrecke handelt es sich um den Abstand, vorzugsweise in axialer Richtung des Drehrohrofens, zwischen der Brennermündung und der Flamme. Insbesondere ist die Zündstrecke der kleinste Abstand zwischen der Brennermündung und der

Brennerflamme. Die Flammenlänge ist vorzugsweise die Erstreckung der Brennerflamme in axialer Richtung des Drehrohrofens, wobei die Flammenbreite die Erstreckung der

Brennerflamme in radialer Richtung des Drehrohrofens ist.

Gemäß einer ersten Ausführungsform wird die Zustandsgröße der Brennerflamme mit einem Grenzwert oder Grenzbereich verglichen und bei einer Abweichung der ermittelten

Zustandsgröße von dem Grenzwert oder Grenzbereich die Strömungsgeschwindigkeit, die Menge und/ oder der Impuls des Brennstoff-Gasgemisches und/oder die

Brennstoffeigenschaften eingestellt. Vorzugsweise weist jede Zustandsgröße der

Brennerflamme einen jeweiligen Grenzwert oder einen Grenzbereich auf. Der

Grenzbereich umfasst vorzugsweise einen Maximalwert und einen Minimalwert, wobei das Unterschreiten des Grenzbereich, das Unterschreiten des Minimalwertes und das

Überschreiten des Grenzwertes das Überschreiten des Maximalwertes umfasst. Eine solche Regelung ermöglicht es durch eine Überwachung der Zustandsgrößen der

Brennerflamme eine Beschädigung des Brenners zu verhindern.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Zündstrecke ermittelt und mit einem

Zündstreckengrenzwert oder Grenzbereich verglichen, wobei bei einer Abweichung der ermittelten Zündstrecke von dem Zündstreckengrenzwert oder Grenzbereich, die

Brennstofffeuchte, die Korngröße des Brennstoffs, der CO2-Gehalt des Brennstoff-

Gasgemisches und/ oder der Sauerstoffgehalt des Brennstoff-Gasgemisches erhöht oder verringert wird.

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Unterschreitet die ermittelte Zündstrecke den Zündstreckengrenzwert oder Grenzbereich wird vorzugsweise die Brennstofffeuchte und/ oder die KorngrôBe des Brennstoffs erhöht.

Überschreitet die ermittelte Zündstrecke den Zündstreckengrenzwert oder Grenzbereich wird vorzugsweise die Brennstofffeuchte und/ oder die KorngröBe des Brennstoffs verringert. Insbesondere wird bei einem Unterschreiten des Zündstreckengrenzwerts oder Grenzbereichs feinkôrniges Material, wie Kalkmehl oder Gipsmehl, durch den

Brenner, insbesondere durch den Brennstoffkanal und/ oder den Axialgaskanal in die

Brennzone des Drehrohrofens aufgegeben. Dadurch wird ein Zünden des Brennstoffs in der Nähe der Brennermündung verhindert. Es ist ebenfalls denkbar, bei einem

Unterschreiten des Zündstreckengrenzwerts oder Grenzbereichs die

Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases zu erhöhen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Brenner einen Axialgaskanal, durch welchen ein Axialgas strömt und in im Wesentlichen axialer Richtung des Brenners aus der Brennermündung austritt, und einen Drallgaskanal auf, durch welchen ein Drallgas strömt und in im Wesentlichen tangentialer Richtung des Brenners aus der

Brennermündung austritt. Vorzugsweise wird die Zündstrecke ermittelt und mit einem

Strömungsgeschwindigkeit, der Sauerstoffgehalt und/ oder der CO2-Gehalt des

Axialgases und/ oder des Drallgases erhöht oder verringert wird. Vorzugsweise strömt durch den Axialgaskanal ausschließlich Axialgas und durch den Drallgaskanal strömt ausschlieBlich Drallgas gemäB der vorangehenden Beschreibung. Eine Einstellung der

Stömungsgeschwindigkeiten des Axialgases und des Drallgases sorgen für einen entsprechenden Impuls auf das Gemisch aus Brennstoff und Trägergas beim Austritt aus der Brennermündung, sodass sie Flammenform entsprechend einstellbar ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Flammenlänge ermittelt und mit einem

Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich verglichen, wobei bei einer Abweichung der ermittelten Flammenlänge von dem Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich die

Strômungsgeschwindigkeit und/ oder der Impuls des Brennstoff-Gasgemisches erhöht oder verringert wird. Die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoff-Gasgemisches wird vorzugsweise Über eine Einstellung der Strömungsgeschwindigkeiten des Axialgases,

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Drallgases und/ oder Trägergases eingestellt, wobei eine solche Einstellung vorzugsweise für eine optimale Vermischung zwischen dem Brennstoff und den Gasen sorgt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Flammenlänge und/ oder die

Flammenbreite ermittelt und mit einem Flammenlängen-/Flammenbreitengrenzwert oder

Grenzbereich verglichen, wobei bei einer Abweichung der ermittelten Flammenlänge oder Flammenbreite von dem Flammenlängen-/Flammenbreitengrenzwert oder

Grenzbereich Wasserdampf, CO2, und/ oder Feststoffpartikel in die Brennzone aufgegeben werden. Vorzugsweise wird der Wasserdampf, das CO2, und/ oder die

Feststoffpartikel über den Brenner und/ oder über eine separate Leitung in den

Drehrohrofen, insbesondere die Brennzone, aufgegeben. Eine Aufgabe von

Wasserdampf, das CO2, und/ oder die Feststoffpartikeln bewirken beispielsweise eine

Verzögerung der Zündung und/ oder eine verbesserte oder geringere

Wärmeausdehnung der Brennerflamme.

Brennermündung austritt. Bei einer Abweichung der ermittelten Flammenlänge von dem

Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich wird die Strömungsgeschwindigkeit des

Axialgases in dem Axialgaskanal und des Drallgases in dem Drallgaskanal erhöht oder verringert.

Unterschreitet die ermittelte Flammenlänge den Flammenlängengrenzwert oder

Grenzbereich wird vorzugsweise die Strömungsgeschwindigkeit des Axialgases in dem

Axialgaskanal erhöht und/ oder die Strömungsgeschwindigkeit des Drallgases in dem

Drallgaskanal verringert. Überschreitet die ermittelte Flammenlänge den

Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich wird vorzugsweise die

Strömungsgeschwindigkeit des Axialgases in dem Axialgaskanal verringert und/ oder die

Strömungsgeschwindigkeit des Drallgases in dem Drallgaskanal erhöht. Die

Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases wird vorzugsweise in Abhängigkeit der ermittelten Flammenlänge unverändert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Abgas des Drehrohrofens zumindest teilweise dem Brenner zugeführt. Vorzugsweise bildet das Abgas des Drehrohrofens zumindest teilweise oder vollständig das Trägergas aus. Insbesondere wird das Abgas des Drehrohrofens diesem teilweise oder vollständig über den Brenner oder über eine separat zu dem Brenner angeordnete Leitung zugeführt. Bei dem Abgas handelt es sich beispielsweise zumindest teilweise um Abgas der Zementherstellungsanlage.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Zustandsgröße der Brennerflamme mit einer Kamera, insbesondere einer Infrarotkamera, ermittelt.

Die Erfindung umfasst auch einen Drehrohrofen zum Brennen von Rohmehl zu

Zementklinker aufweisend eine innerhalb des Drehrohrofens ausgebildete Brennzone, einen Brenner mit einer Brennermündung zum Auslassen eines Brennstoff-

Gasgemisches in die Brennzone, eine Messeinrichtung, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie zumindest eine Zustandsgröße der Brennerflamme, insbesondere die Zündstrecke, die Flammenlänge und/ oder die Flammenbreite, ermittelt. Der Drehrohrofen weist eine Steuerungs-/Regelungseinrichtung auf, die derart ausgebildet, dass sie die Strömungsgeschwindigkeit die Menge und/ oder den Impuls des

Brennstoff-Gasgemisches und/oder die Brennstoffeigenschaften in Abhängigkeit der ermittelten Zustandsgröße steuert/ regelt.

Die mit Bezug auf das Verfahren zum Betreiben eines Brenners eines Drehrohrofens beschriebenen Ausführungen und Vorteile treffen in vorrichtungsgemäßer Entsprechung auch auf den Drehrohrofen zum Brennen von Rohmehl zu Zementklinker zu.

Die Messeinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie die ermittelten Daten, insbesondere die Zustandsgrößen der Brennerflamme, an die Steuerungs- /Regelungseinrichtung übermittelt. Der Drehrohrofen weist vorzugsweise einen oder eine

Mehrzahl von Gaseinlässen zum Einlassen von Verbrennungsgas, insbesondere

Sauerstoff, auf. Vorzugsweise sind die Gaseinlässe des Drehrohrofens mit zumindest einer oder mehreren Gasquellen verbunden, die ein Gas mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 50 Vol% aufweisen. Vorzugsweis ist die Steuerungs-/Regelungseinrichtung derart ausgebildet, dass sie einen Sauerstoffgehalt von mehr als 50 Vol%, insbesondere mehr als 75 Vol%, vorzugsweise mehr als 90 Vol% innerhalb des Drehrohrofens, insbesondere der Brennzone, einstellt. Vorzugsweise ist der Sauerstoffgehalt innerhalb des Ofens insgesamt größer als 50Vol%, wobei lokal einzelne Bereiche mit einem

Sauerstoffgehalt von weniger als 50Vol®% auftreten können.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerungs-/Regelungseinrichtung derart ausgebildet, dass sie die Zustandsgröße der Brennerflamme mit einem Grenzwert oder

Grenzbereich vergleicht und bei einer Abweichung der ermittelten Zustandsgröße von dem Grenzwert oder Grenzbereich die Strömungsgeschwindigkeit, die Menge und/ oder den Impuls des Brennstoff-Gasgemisches und/oder die Brennstoffeigenschaften einstellt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Messeinrichtung derart ausgebildet, dass sie die Zündstrecke ermittelt und die Steuerungs-/Regelungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie die ermittelte Zündstrecke mit einem Zündstreckengrenzwert oder Grenzbereich vergleicht und bei einer Abweichung der ermittelten Zündstrecke von dem Zündstreckengrenzwert oder Grenzbereich, die Brennstofffeuchte, die Korngröße des Brennstoffs, der CO2-Gehalt des Brennstoff-Gasgemisches und/ oder der

Sauerstoffgehalt des Brennstoff-Gasgemisches erhöht oder verringert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Brenner einen Axialgaskanal auf, der derart ausgebildet ist, dass ein Axialgas durch diesen strömt und in im Wesentlichen axialer Richtung des Brenners aus der Brennermündung austritt, und wobei der Brenner einen Drallgaskanal aufweist, der derart ausgebildet ist, dass ein Drallgas durch diesen strömt und in im Wesentlichen tangentialer Richtung des Brenners aus der

Brennermündung austritt und die Messeinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie die

Zündstrecke ermittelt. Die Steuerungs-/Regelungseinrichtung ist derart ausgebildet, dass sie bei einer Abweichung der ermittelten Zündstrecke von einem vorabbestimmten

Zündstreckengrenzwert oder Grenzbereich, die Strömungsgeschwindigkeit, der

Sauerstoffgehalt und/ oder der CO2-Gehalt des Axialgases und/ oder des Drallgases erhöht oder verringert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Messeinrichtung derart ausgebildet, dass sie die Flammenlänge ermittelt. Die Steuerungs-/Regelungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie die ermittelte Flammenlänge mit einem

Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich vergleicht und bei einer Abweichung der ermittelten Flammenlänge von dem Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich die

Strömungsgeschwindigkeit und/ oder der Impuls des Brennstoff-Gasgemisches erhöht oder verringert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Drehrohrofen eine Leitung zur Aufgabe von Wasserdampf, CO2, und/ oder Feststoffpartikel in die Brennzone auf, wobei die

Messeinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie die Flammenlänge ermittelt und die

Steuerungs-/Regelungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie die ermittelte

Flammenlänge mit einem Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich vergleicht und bei einer Abweichung der ermittelten Flammenlänge von dem Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich Wasserdampf, CO2, und/ oder Feststoffpartikel in die Brennzone aufgegeben werden. Vorzugsweise weist der Drehrohrofen eine zu dem Brenner separate Leitung zur Aufgabe von Wasserdampf, CO2, und/ oder Feststoffpartikeln in die

Brennzone auf. Die Leitung und/ oder der Brenner sind vorzugsweise mit einer Quelle für

Wasserdampf, CO2, und/ oder Feststoffpartikel verbunden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Brenner einen Axialgaskanal auf, der derart ausgebildet ist, dass ein Axialgas durch diesen strömt und in im Wesentlichen axialer Richtung des Brenners aus der Brennermündung austritt. Der Brenner weist einen

Drallgaskanal auf, der derart ausgebildet ist, dass ein Drallgas durch diesen strömt und in im Wesentlichen tangentialer Richtung des Brenners aus der Brennermündung austritt.

Die Steuerungs-/Regelungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie bei einer Abweichung der ermittelten Flammenlänge von dem Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich, die Strömungsgeschwindigkeit des Axialgases in dem Axialgaskanal und des Drallgases in dem Drallgaskanal erhöht oder verringert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Drehrohrofen einen Abgasauslass auf, wobei der Brenner mit dem Abgasauslass zur Leitung zumindest eines Teils des Abgases in den Brenner verbunden ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Messeinrichtung eine Kamera, insbesondere eine Infrarotkamera.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Brenners in einem Drehrohrofen in einer Teilschnittansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Brenners in einer Längsschnittansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 1 zeigt einen Drehrohrofen 10 mit einem Drehrohr 12 und einem innerhalb des

Drehrohrs 12 angeordneten Brenner 14. Der Brenner 14 ist vorzugsweise an einer in Fig. 1 nicht dargestellten Innenwand des Drehrohrofens 12 befestigt, wobei es sich bei der

Innenwand um eine statische Innenwand handelt, die nicht mit dem Drehrohr des

Drehrohrofens rotiert. Beispielsweise ist der Brenner 14 an der am Endbereich des

Drehrohrs angeordneten Stirnwand angebracht oder erstreckt sich durch diese hindurch.

Das Drehrohr 12 ist vorzugsweise um seine Längsachse rotierbar angeordnet und insbesondere in Richtung des Ofenkopfes, insbesondere des Brenners 14, abfallend ausgerichtet, sodass das zu brennende Material innerhalb des Drehrohrs schwerkraftbedingt und durch die Rotation des Drehrohrs 12 in Richtung des Brenners 14 gefördert wird.

Fig. 1 zeigt des Weiteren eine schematische Darstellung der Flamme 16 des Brenners 14 und der Zündstrecke 18. Bei der Zündstrecke 18 handelt es sich um den Abstand, vorzugsweis in axialer Richtung des Drehrohrofens 10, zwischen dem Brenner 14 und der Flamme 16. Der Brenner 14 weist eine Brennermündung 20 auf, die das axiale Ende des Brenners 14 ausbildet und aus welcher der Brennstoff aus dem Brenner 14 austritt.

Insbesondere ist die Zündstrecke 18 der geringste Abstand zwischen der

Brennermündung 20 und der Flamme 16.

Der Drehrohrofen 10 weist vorzugsweise eine Messeinrichtung, insbesondere eine

Kamera 22, vorzugsweise eine Infrarotkamera auf, die zur Ermittlung der Zündstrecke 18 ausgebildet und angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Kamera 22 an der Innenwand des

Drehrohrofens 10, beispielsweise an dem Drehrohr 12 oder dem Ofenkopf angebracht.

Es ist ebenfalls denkbar, dass die Kamera 22 an einer statischen Innenwand des

Ofenkopfes oder außerhalb des Drehrohrofens 10 angebracht ist. Die Messeinrichtung ist vorzugsweise zur Ermittlung der Flammenform, Flammenlänge und Flammenbreite ausgebildet. Vorzugsweise ist die Messeinrichtung derart ausgebildet, dass sie eine

Flamme detektiert, wenn die Temperatur einen Wert von 1600 °C überschreitet und/ oder wenn eine Verbrennung des Brennstoffes erfolgt. Die Messeinrichtung umfasst vorzugsweise eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Messeinrichtung.

Fig. 2 zeigte den Brenner 14 in einer Schnittansicht, wobei lediglich der sich in das

Drehrohr 12 erstreckende Endbereich des Brenners 14 mit der Brennermündung 20 dargestellt ist.

Der Brenner 14 umfasst beispielhaft vier Rohre, die koaxial zueinander angeordnet sind und unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Das Zentralrohr 24 mit dem geringsten

Durchmesser dient dem Transport von insbesondere stückigem Brennstoff, wie beispielsweise Ersatzbrennstoffe aus Abfall oder Altreifen. Das Zentralrohr 24 bildet einen Zentralkanal 26 aus. Zusammen mit dem Brennstoff wird durch das Zentralrohr 24 ein Trägergas geleitet, das dem pneumatischen Transport des Brennstoffes dient. Bei dem Trägergas handelt es sich insbesondere um ein sauerstoffarmes Gas mit einer

Sauerstoffkonzentration von 0 bis 35 Vol%, insbesondere 2 bis 20Vol%, vorzugsweise 10 bis 15 Vol%, höchstvorzugshalber weniger als 10 Vol%. Vorzugsweise weist das

Transportgas eine CO2-Konzentration von 70 bis 95 Vol%, insbesondere 80 bis 90Vol%, vorzugsweise mehr als 75 Vol% auf. Der restliche Anteil des Transportgases umfasst vorzugsweise Sauerstoff, Stickstoff und/ oder Wasser. Das Zentralrohr 24 ist vorzugsweise mit einer Quelle für Brennstoff, insbesondere stückigem Ersatzbrennstoff, und einer Quelle für das Transportgas verbunden.

Koaxial zu dem Zentralrohr 24 ist beispielhaft das Drallgasrohr 28 angeordnet, das einen

Drallgaskanal 30 ausbildet. Der Drallgaskanal 30 ist vorzugsweise zwischen der

Innenwand des Drallgasrohrs 28 und der Außenwand des Zentralrohrs 24 ausgebildet und dient vorzugsweise zur Leitung eines Drallgases. Das Drallgasrohr 28 erstreckt sich beispielhaft in axialer Richtung, in Richtung der Brennermündung 20, über das

Zentralrohr 24 heraus. Das Drallgas weist vorzugsweise einen Sauerstoffgehalt von 0 bis 100 Vol%, insbesondere 30 bis 75 Vol%, vorzugsweise mehr als 90 Vol% auf. Der

Drallgaskanal 30 ist vorzugsweise mit einer Quelle für das Drallgas verbunden.

Koaxial zu dem Drallgasrohr 28 ist beispielhaft das Brennstoffrohr 32 angeordnet, das einen Brennstoffkanal 34 ausbildet. Der Brennstoffkanal 34 ist zwischen der Innenwand des Brennstoffrohrs 32 und der Außenwand des Drallgasrohrs 28 ausgebildet und dient vorzugsweise zur Leitung eines feinstückigen Brennstoffes, wie beispielsweise Kohle, sowie der Leitung eines Trägergases zum pneumatischen Transport des Brennstoffs durch den Brennstoffkanal 34. Das Brennstoffrohr 32 erstreckt sich beispielhaft in axialer

Richtung, in Richtung der Brennermündung 20, über das Zentralrohr 24 und da

Drallgasrohr 28 heraus. Das Trägergas weist vorzugsweise einen Sauerstoffgehalt von 0 bis 30 Vol%, insbesondere 2 bis 20 Vol%, %, vorzugsweise 10 bis 15 Vol%, höchstvorzugshalber weniger als 10 Vol% auf. Vorzugsweise weist das Transportgas eine CO2-Konzentration von 70 bis 95 Vol%, insbesondere 80 bis 90Vol%, vorzugsweise mehr als 75 Vol% auf. Der restliche Anteil des Transportgases umfasst vorzugsweise

Sauerstoff, Stickstoff und/ oder Wasser. Der Brennstoffkanal 34 ist vorzugsweise mit einer Quelle für das Trägergas und den insbesondere feinkörnigen Brennstoff verbunden.

Koaxial zu dem Brennstoffrohr 32 ist beispielhaft das Axialgasrohr 36 angeordnet, das einen Axialgaskanal 38 ausbildet. Der Axialgaskanal 38 ist insbesondere zwischen der

Innenwand des Axialgasrohrs 36 und der AuBenwand des Brennstoffrohr 32 ausgebildet und dient vorzugsweise zur Leitung eines Axialgases. Das Axialgasrohr 36 erstreckt sich beispielhaft in axialer Richtung, in Richtung der Brennermündung 20, über das

Zentralrohr 24. das Brennstoffrohr 32 und das Drallgasrohr 28 heraus. Das Axialgas weist vorzugsweise einen Sauerstoffgehalt von 0 bis 100 Vol%, insbesondere 30 bis 75 Vol%, vorzugsweise mehr als 90 Vol% auf. Der Axialgaskanal 38 ist vorzugsweise mit einer

Quelle für das Axialgas verbunden.

Die wesentliche Strömungsrichtung der Gase ist mit dem Pfeil gekennzeichnet. Das

Axialgas und das Drallgas weisen vorzugsweise eine relativ zu dem Trägergas hohe

Strômungsgeschwindigkeit auf. Die Strômungsrichtung des Axialgases ist im

Wesentlichen in Axialer Richtung des Brenner, wobei die Strömungsrichtung des

Drallgases im Wesentlichen in tangentialer Richtung des Brenners gerichtet ist. Das

Drallgas und das Axialgas dienen vorzugsweise dazu, dem aus der Brennermündung 20, insbesondere aus dem Brennstoffkanal 30 und dem Zentralkanal 26 austretenden

Brennstoff, mit einem Axial- und Drallimpuls zu beaufschlagen.

Der Zentralkanal 26, der Drallgaskanal 30, der Brennstoffkanal 34 und der Axialgaskanal 38 sind jeweils mit einer Einrichtung zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit und/ oder der Menge des jeweiligen Gases, wie das Trägergas, Axialgas oder Drallgas, verbunden. Bei der Einrichtung zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit und/ oder der Gasmenge handelt es sich beispielsweise um ein Ventil, einen Ventilator, eine Düse und/ oder einen Diffusor.

Der Drehrohrofen 10 weist eine Steuerungs-/Regelungseinrichtung auf, die mit der

Kamera 22 zur Übermittlung der mittels der Kamera 22 ermittelten Daten, insbesondere die Zündstrecke, die Flammenlänge und/ oder die Flammenbreite, verbunden ist. Die

Steuerungs-/Regelungseinrichtung ist vorzugsweise mit der Einrichtung zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit und/ oder der Gasmenge verbunden und derart ausgebildet, die Strömungsgeschwindigkeit und/ oder der Gasmenge der jeweils durch den Zentralkanal 26, den Drallgaskanal 30, den Brennstoffkanal 34 und den

Axialgaskanal 38 strömenden Gase zu steuern/ regeln. Vorzugsweis ist die Steuerungs- /Regelungseinrichtung derart ausgebildet, dass sie die Strömungsgeschwindigkeit und/ oder der Gasmenge in Abhängigkeit der ermittelten die Zündstrecke, die Flammenlänge und/ oder die Flammenbreite einstellt, vorzugsweise erhöht, verringert oder unverändert lässt.

Vorzugsweise wird die ermittelte Zustandsgröße der Brennerflamme mit einem vorabbestimmten Grenzwert oder Grenzbereich verglichen und bei einer Abweichung der ermittelten Zustandsgröße von dem Grenzwert oder Grenzbereich wird die

Strömungsgeschwindigkeit, die Menge und/ oder der Impuls des Trägergases und/oder die Brennstoffeigenschaften eingestellt. Es ist ebenfalls denkbar, dass die die

Strömungsgeschwindigkeit, die Menge und/ oder der Impuls des Trägergases und/oder die Brennstoffeigenschaften derart gesteuert werden, dass der „ermittelten

Zustandsgröße ein jeweilig vorabbestimmter Wert der Strömungsgeschwindigkeit,

Menge und/ oder Impuls des Trägergases und/oder der Brennstoffeigenschaften zugeordnet ist, sodass die Strömungsgeschwindigkeit, die Menge und/ oder der Impuls des Trägergases und/oder die Brennstoffeigenschaften in Abhängigkeit der ermittelten

Zustandsgröße auf den jeweiligen vorabbestimmten Wert eingestellt werden.

Beispielsweise wird die Zündstrecke ermittelt und mit einem Zündstreckengrenzwert oder

Grenzbereich vergleichen. Unterschreitet die ermittelte Zündstrecke den

Zündstreckengrenzwert oder Grenzbereich wird beispielsweise die Brennstofffeuchte und/ oder die Korngröße des Brennstoffs erhöht. Überschreitet die ermittelte Zündstrecke den Zündstreckengrenzwert oder Grenzbereich wird beispielsweise die

Brennstofffeuchte und/ oder die Korngröße des Brennstoffs verringert.

Beispielsweise wird bei einem Unterschreiten des Zündstreckengrenzwerts oder

Grenzbereichs, der COz-Anteil in dem Trägergas erhöht und vorzugsweise der

Sauerstoffanteil des Trägergases verringert. Überschreitet die ermittelte Zündstrecke 18 den Zündstreckengrenzwert oder Grenzbereich wird beispielsweise der COz-Anteil in dem Trägergas verringert und vorzugsweise der Sauerstoffanteil des Trägergases erhöht. Beispielsweise wird bei einem Unterschreiten der ermittelten Zündstrecke von dem Zündstreckengrenzwert oder Grenzbereich feinkörniges Material, wie Kalkmehl oder

Gipsmehl, durch den Brenner 14, insbesondere durch den Brennstoffkanal 34 und/ oder den Axialgaskanal 38 in die Brennzone des Drehrohrofens 10 aufgegeben.

Der Brenner 14 weist einen Zentralkanal 26 auf, durch welchen Brennstoff zusammen mit einem Trägergas strömt. Des Weiteren weist der Brenner 12 einen Drallgaskanal 26 auf, durch welchen das Drallgas strömt. Der Brenner 12 weist auch einen Axialgaskanal 38 auf, durch welchen das Axialgas strömt. Insbesondere weist der Brenner 12 einen

Brennstoffkanal 34 auf, durch welchen Brennstoff zusammen mit einem Trägergas strömt.

Insbesondere wird bei einem Unterschreiten des Zündstreckengrenzwerts oder

Grenzbereichs, die Strömungsgeschwindigkeit und/ oder die Menge des Trägergases, insbesondere in dem Zentralkanal 26 und/ oder dem Brennstoffkanal 34, erhöht.

Überschreitet die ermittelte Zündstrecke 18 den Zündstreckengrenzwert oder

Grenzbereich wird beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit und/ oder die Menge des Trägergases, insbesondere in dem Zentralkanal 26 und/ oder dem Brennstoffkanal

34 verringert. Vorzugsweise wird bei einem Unterschreiten des Zündstreckengrenzwerts oder Grenzbereichs, die Strömungsgeschwindigkeit des Axialgases in dem

Axialgaskanal 38 erhöht und bei einem Überschreiten des Zündstreckengrenzwerts oder

Grenzbereichs verringert. Vorzugsweise wird bei einem Unterschreiten des

Zündstreckengrenzwerts oder Grenzbereichs, die Strömungsgeschwindigkeit des

Drallgases in dem Drallgaskanal 30 erhöht und bei einem Überschreiten des

Zündstreckengrenzwerts oder Grenzbereichs verringert.

Beispielsweise wird die Flammenlänge ermittelt und mit einem Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich verglichen. Unterschreitet die ermittelte Flammenlänge den

Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich wird beispielsweise die

Strömungsgeschwindigkeit des Axialgases in dem Axialgaskanal 38 und des Drallgases in dem Drallgaskanal 30 verringert und bei einem Überschreiten erhöht. Die

Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases wird beispielsweise in Abhängigkeit der ermittelten Flammenlänge nicht verändert. Beispielsweise wird bei einer Abweichung der

Flammenlänge von dem Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich Wasserdampf,

CO»2, und/ oder Feststoffpartikel in die Brennzone aufgegeben werden. Die Aufgabe erfolgt beispielsweise über den Brenner oder über zumindest eine zusätzliche Leitung.

Die Feststoffpartikel werden insbesondere durch den Zentralkanal oder den

Brennstoffkanal aufgegeben, wobei der Wasserdampf und/ oder das CO2 vorzugsweise durch den Axialgaskanal 38 und/ oder den Drallgaskanal 30 in die Brennzone aufgegeben wird. Bei den Feststoffpartikeln handelt es sich beispielsweise um Zementrohmehl,

Kalksteinmehl, kalziniertes Zementrohmehl und/oder Brennstoffasche, wobei diese die

Wärmestrahlung innerhalb des Drehrohrofens anregen und somit die Ausdehnung der

Brennerflamme beeinflussen.

Unterschreitet die ermittelte Flammenlänge den Flammenlängengrenzwert oder

Grenzbereich wird beispielsweise die Aufgabe von Wasserdampf, CO2 und/oder der

Feststoffpartikel erhöht, wobei die Aufgabe bei einem Unterschreiten des

Flammenlängengrenzwerts oder Grenzbereichs verringert wird.

Beispielsweise wird die Flammenform ermittelt und mit einer Vielzahl von vorabbestimmten Flammenformen verglichen. Vorzugsweise ist jeder Flammenform ein jeweilig vorabbestimmter Wert der Strömungsgeschwindigkeit, Menge und/ oder Impuls des Trägergases und/oder der Brennstoffeigenschaften zugeordnet, sodass die

Strömungsgeschwindigkeit, die Menge und/ oder der Impuls des Trägergases und/oder die Brennstoffeigenschaften in Abhängigkeit der ermittelten Flammenform auf den jeweiligen vorabbestimmten Wert eingestellt werden. Bei der Flammenform handelt es sich beispielsweise um die zweidimensionale oder dreidimensionale Erstreckung der

Brennerflamme innerhalb des Drehrohrofens.

Bezugszeichenliste 10 Drehrohrofen 12 Drehrohr 14 Brenner 16 Brennerflamme 18 Zündstrecke 20 Brennermündung 22 Messeinrichtung / Kamera 24 Zentralrohr 26 Zentralkanal 28 Drallgasrohr 30 Drallgaskanal 32 Brennstoffrohr 34 Brennstoffkanal 36 —Axialgasrohr 38 Axialgaskanal

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben eines Brenners (14) eines Drehrohrofens (10), wobei die dem Drehrohrofen (10) zugeführten Gasströme in Summe mehr als 50 Vol% Sauerstoff umfassen, wobei der Brenner (14) eine Brennermündung (20) aufweist, aus welcher ein Brennstoff-Gasgemisch ausgelassen wird und wobei zumindest eine Zustandsgröße der Brennerflamme (16), insbesondere die Zündstrecke (18), die Flammenform, die Flammenlänge und/ oder die Flammenbreite, ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit, die Menge und/ oder der Impuls des Brennstoff- Gasgemisches und/oder die Brennstoffeigenschaften in Abhängigkeit der ermittelten Zustandsgröße gesteuert/ geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zustandsgröße der Brennerflamme (16) mit einem Grenzwert oder Grenzbereich verglichen wird und bei einer Abweichung der ermittelten Zustandsgröße von dem Grenzwert oder Grenzbereich die Strömungsgeschwindigkeit, die Menge und/ oder der Impuls des Brennstoff- Gasgemisches und/oder die Brennstoffeigenschaften eingestellt wird.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zündstrecke (18) ermittelt und mit einem Zündstreckengrenzwert oder Grenzbereich vergleichen wird und wobei bei einer Abweichung der ermittelten Zündstrecke (18) von dem Zündstreckengrenzwert oder Grenzbereich, die Brennstofffeuchte, die Korngröße des Brennstoffs, der CO2-Gehalt des Brennstoff-Gasgemisches und/ oder der Sauerstoffgehalt des Brennstoff-Gasgemisches erhöht oder verringert wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Brenner (14) einen Axialgaskanal (38), durch welchen ein Axialgas strömt und in im Wesentlichen axialer Richtung des Brenners (14) aus der Brennermündung (20) austritt, und einen Drallgaskanal (30) aufweist, durch welchen ein Drallgas strömt und in im Wesentlichen tangentialer Richtung des Brenners (14) aus der Brennermündung (20) austritt und wobei die Zündstrecke (18) ermittelt und mit einem Zündstreckengrenzwert oder Grenzbereich vergleichen wird und wobei bei einer Abweichung der ermittelten Zündstrecke (18) von dem Zündstreckengrenzwert oder Grenzbereich, die Strömungsgeschwindigkeit, der Sauerstoffgehalt und/ oder der COz-Gehalt des Axialgases und/ oder des Drallgases erhöht oder verringert wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Flammenlänge ermittelt und mit einem Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich verglichen wird und wobei bei einer Abweichung der ermittelten Flammenlänge von dem Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich die Strômungsgeschwindigkeit und/ oder der Impuls des Brennstoff-Gasgemisches erhöht oder verringert wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Flammenlänge ermittelt und mit einem Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich verglichen wird und wobei bei einer Abweichung der ermittelten Flammenlänge von dem Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich Wasserdampf, COz, und/ oder Feststoffpartikel in die Brennzone aufgegeben werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Brenner (14) einen Axialgaskanal (38), durch welchen ein Axialgas strömt und in im Wesentlichen axialer Richtung des Brenners (14) aus der Brennermündung (20) austritt, und einen Drallgaskanal (30) aufweist, durch welchen ein Drallgas strömt und in im Wesentlichen tangentialer Richtung des Brenners (14) aus der Brennermündung (20) austritt und wobei bei einer Abweichung der ermittelten Flammenlänge von dem Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich die Strômungsgeschwindigkeit des Axialgases in dem Axialgaskanal und des Drallgases in dem Drallgaskanal erhôht oder verringert wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Abgas des Drehrohrofens (10) zumindest teilweise dem Brenner (14) zugeführt wird.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ZustandsgrôBe der Brennerflamme (16) mit einer Kamera (22), insbesondere einer Infrarotkamera, ermittelt wird.

10. Drehrohrofen (10) zum Brennen von Rohmehl zu Zementklinker aufweisend eine innerhalb des Drehrohrofens (10) ausgebildete Brennzone, einen Brenner (14) mit einer Brennermündung (20) zum Auslassen eines Brennstoff-Gasgemisches in die Brennzone, eine Messeinrichtung (22), die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie zumindest eine ZustandsgrôBe der Brennerflamme (16), insbesondere die Zündstrecke (18), die Flammenlänge und/ oder die Flammenbreite, ermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehrohrofen (10) eine Steuerungs-/Regelungseinrichtung aufweist, die derart ausgebildet, dass sie die Strömungsgeschwindigkeit die Menge und/ oder den Impuls des Brennstoff-Gasgemisches und/oder die Brennstoffeigenschaften in Abhängigkeit der ermittelten ZustandsgrôBe steuert/ regelt.

11.Drehrohrofen nach Anspruch 10, wobei die Steuerungs-/Regelungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie die ZustandsgrôBe der Brennerflamme (16) mit einem Grenzwert oder Grenzbereich vergleicht und bei einer Abweichung der ermittelten ZustandsgröBe von dem Grenzwert oder Grenzbereich die Strômungsgeschwindigkeit, die Menge und/ oder den Impuls des Brennstoff- Gasgemisches und/oder die Brennstoffeigenschaften einstellt.

12.Drehrohrofen nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Messeinrichtung (22) derart ausgebildet ist, dass sie die Zündstrecke (18) ermittelt und die Steuerungs- /Regelungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie die ermittelte Zündstrecke (18) mit einem Zündstreckengrenzwert oder Grenzbereich vergleicht und wobei bei einer Abweichung der ermittelten Zündstrecke (18) von dem Zündstreckengrenzwert oder Grenzbereich, die Brennstofffeuchte, die KorngrôBe des Brennstoffs, der CO2-Gehalt des Brennstoff-Gasgemisches und/ oder der Sauerstoffgehalt des Brennstoff-Gasgemisches erhöht oder verringert.

13. Drehrohrofen nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Brenner (14) einen Axialgaskanal (38) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass ein Axialgas durch diesen strömt und in im Wesentlichen axialer Richtung des Brenners (14) aus der Brennermündung (20) austritt, und wobei der Brenner (14) einen Drallgaskanal (30) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass ein Drallgas durch diesen strömt und in im Wesentlichen tangentialer Richtung des Brenners (14) aus der Brennermündung (20) austritt und die Messeinrichtung (22) derart ausgebildet ist, dass sie die Zündstrecke (18) ermittelt und wobei die Steuerungs-/Regelungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie bei einer Abweichung der ermittelten Zündstrecke (18) von einem vorabbestimmten Zündstreckengrenzwert oder Grenzbereich, die Strömungsgeschwindigkeit, der Sauerstoffgehalt und/ oder der COz-Gehalt des Axialgases und/ oder des Drallgases erhöht oder verringert.

14. Drehrohrofen nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Messeinrichtung (22) derart ausgebildet ist, dass sie die Flammenlänge ermittelt und die Steuerungs-/Regelungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie die ermittelte Flammenlänge mit einem Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich vergleicht und bei einer Abweichung der ermittelten Flammenlänge von dem Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich die Strömungsgeschwindigkeit und/ oder der Impuls des Brennstoff-Gasgemisches erhöht oder verringert.

15.Drehrohrofen nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei der Drehrohrofen (10) eine Leitung zur Aufgabe von Wasserdampf, CO2, und/ oder Feststoffpartikel in die Brennzone aufweist und wobei die Messeinrichtung (22) derart ausgebildet ist, dass sie die Flammenlänge ermittelt und die Steuerungs-/Regelungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie die ermittelte Flammenlänge mit einem Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich vergleicht und bei einer Abweichung der ermittelten Flammenlänge von dem Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich Wasserdampf, COz, und/ oder Feststoffpartikel in die Brennzone aufgegeben werden.

16.Drehrohrofen nach Anspruch 14, wobei der Brenner einen Axialgaskanal (38) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass ein Axialgas durch diesen strömt und in im Wesentlichen axialer Richtung des Brenners (14) aus der Brennermündung (20) austritt, und wobei der Brenner (14) einen Drallgaskanal (30) aufweist, der derart ausgebildet ist, dass ein Drallgas durch diesen strömt und in im Wesentlichen tangentialer Richtung des Brenners (14) aus der Brennermündung (20) austritt und wobei die Steuerungs-/Regelungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie bei einer Abweichung der ermittelten Flammenlänge von dem Flammenlängengrenzwert oder Grenzbereich, die Strömungsgeschwindigkeit des Axialgases in dem Axialgaskanal (38) und des Drallgases in dem Drallgaskanal (30) erhôht oder verringert.

17.Drehrohrofen nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei der Drehrohrofen (10) einen Abgasauslass aufweist und der Brenner (14) mit dem Abgasauslass zur Leitung zumindest eines Teils des Abgases in den Brenner (14) verbunden ist.

18.Drehrohrofen nach einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei die Messeinrichtung (22) eine Kamera, insbesondere eine Infrarotkamera ist.