DD143374A3

DD143374A3 - BURNER FOR THE INDUSTRIAL OVEN FIRING

Info

Publication number: DD143374A3
Application number: DD20681578A
Authority: DD
Inventors: Gerd Gleichmar; Gerhard Berthold; Peter Ulrich
Original assignee: Gerd Gleichmar; Gerhard Berthold; Peter Ulrich
Priority date: 1978-07-20
Filing date: 1978-07-20
Publication date: 1980-08-20

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 -The invention relates to burners, in particular the design the burner mouthpiece, for the firing of industrial furnaces, for example in cement clinker firing, with solid, liquid or gaseous fuels or their combination with the aim of the Use of fuels, in particular with low calorific value, in High-temperature processes the operating result, such as the Heat consumption and clinker throughput in cement clinker firing, to improve and the energy consumption of the primary air blower reduce. It is important to solve the task of training Brenner that a better distribution of fuel accelerates one Mixing between fuel and combustion air occurs. Solved The task was characterized in that the pipe section 8 is a conical Burner mouthpiece 10 with a conical extension of preferably 3 to 6θ half opening angle connects. Inside the Burner mouthpiece 10 is a conical insert 11 with preferably arranged at 6 to 10 ° half the opening angle and in Support webs 9 stored. Between the burner mouthpiece 10 and the conical insert 11, an annular gap 12 is formed, the by displacement by known means, not in the figure shown, having a different cross-section. - »Fig.1 -

Description

Brenner zur Befeuerung von IndustrieöfenBurner for the firing of industrial furnaces

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

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,The invention relates to burners, in particular the design of the burner element for firing of industrial furnaces, for example, use in furnaces in the case of cemented-fire burning with solid, liquid or gaseous fuels or their combination,

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

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 derBurners are known for pulverized coal, fuel oil or natural gas, which are dimensioned according to basic investigations, but in the world according to experience. In this case, we have come to the conclusion that both the extinguisher velocity and a different primary air content, especially in coal dust and fuel oil burners, influence on the Flammenläiige can be taken. If the burner geometry is specified in conjunction with a blower for the pristine air, the length of the liquid can only be controlled by the amount of the pregranary air. * For oil burners, control by means of oil atomization (axial and tangential oil) is possible. The knowledge gained from many years of operating experience that the combustion process and thus the plafimenforin and its lag © significantly affect the operating result of a plant, led to solutions in burner design _} which allow further control interventions? In particular, efforts were made to be able to adapt the control range to the technological requirements even during operation in other limits. "Solutions with controllable brine drainage structures and multi-channel designs with a tertiary air duct or a second gas duct were proposed. Some technological Anlageuj z, B, beia gementklinkerbranäj falls vorgev.-Arrate secondary air in the system "so that it s from vviirme'wirtpchaftlichen G-esiehtspunki _'s makes sense to Px * iinärluftasteil so rdodz-ig as possible to halt _β cn Therefore, especially in the

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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. .Combustion of coal dust, in which the primary air is used simultaneously as a pumped medium, a Zweitluftauführung disadvantageous (inter alia, because of a required second blower). Swirl fittings are subject to increased wear and bring the risk rait that insbesondere «Β · especially in coal dust this still unburned impinges on the heating surfaces. Therefore, in coal dust burners usually tube burners without internals in use. When using fuels with low and fluctuating calorific values, especially in high-temperature processes, solutions are needed which allow for both good sail barking and good combustion air mixing. To intensify the mixing serve cylindrical internals, which can emerge at the burner mouth, the primary air-fuel mixture as a ring beam. Thus, the mixing is intensified via an enlarged surface and the formation of a ring vortex ia core of the inflow. Disadvantages remain the associated insufficient distribution of the fuel to the usually large combustion chamber cross-section and a lack of Röblbarkeit on the primary air fraction. Furthermore, it is known from OS 2 358 375 that an axial feed tube for fuel is arranged in a tubular burner housing, which ends in a nozzle. The feed tube with the nozzle forms a nozzle and is arranged axially adjustable. The nozzle is surrounded concentrically by a tubular, also axially adjustable lance. The one of the nozzle associated end of the Luftleitlanae is formed as a funnel-shaped extended guide body and forms with the end of the burner housing an outlet opening for the combustion air. ,

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, . This technical solution is used to produce a blue flame, which is unsuitable for industrial furnaces, for example for cement clinker production. Another disadvantage of this solution is that the air outlet through the design of the air guide undergoes a diffuser-shaped extension, so that the use of the burner on industrial furnaces with a secondary air duct is not possible. When using this Bremers to industrial furnaces with secondary air supply over the entire combustion chamber, in which over the burner by primary air _s through a fuel primary air gsm or the fuel, the energy for mixing combustion air and fuel must be supplied, was part of this energy in the burner In addition, the intended large expansion of the jet would create the danger of unburned fuel hitting the walls of the kiln.

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Ziel der ErfindungObject of the invention

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.The aim of the invention is the use of fuels, in particular with low Heiswert in high temperature processes, the operating result, for example, the heat consumption and the clinker throughput in cement clinker br and to improve and reduce the energy consumption of the primary air blower.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

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»The invention has for its object to form the burner so that a better fuel distribution and accelerated mixing between fuel and combustion air occurs * According to the invention the object is achieved in that the burner mouthpiece has a conical widening at the outlet. In this conical exit there is also an outlet cone-shaped for use, so that at the same time a nozzle-shaped outlet is ensured. The holder of the insert is designed so that the necessary internals to influence the air or coal dust air flow as little as possible »

Zur Erweiterung des Regelbereiches des Brenners ist der kegelförmige Einsatz verstellbar gelagert.To extend the control range of the burner, the conical insert is mounted adjustable.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden» In den zugehörigen Zeichnungen zeigenjThe invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment

Pig» 1 Brenner mit BrennermundPig »1 burner with burner mouth

Fig. 2 eine Variante der Brennergestaltung zu Fig. 12 shows a variant of the burner design to 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©The Bronnsr according to rig * 1 is composed of the burner tube 1, the nozzle 2, which opens into the mixing tube 4 and the yorsugsweise attacking coal duct 3 «era mixing tube 4 closes the diffuser 5 $ the Zs wipe« pipe piece 6 with downstream pipe latching 7 and subsequent pipe section 8 to "on serving pipe section 8 is followed by a conical burner mouthpiece 10 with a conical extension of preferably 3 to 6 half the opening angle _e inside the burner mouthpiece 10 is a conical insert 11 with preferably 6 to 10 half the opening angle arranged and stored in support webs 9 " eixx dünenföraiger Pängspalt 12 forms between the burner orifice 10 and the cone-shaped insert 11, which represented by displacement by known means, in a: IPigu; ·: - revenges, a different cross-section Esr coal dust K γάτα. About Kohlersiaubleitung 3 and 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.Primary air L is passed from the burner tube 1 via the nozzle 2 into the mixing tube 4. The intermediate primary pipe piece 6 is a Eohrverjüngung, 7 with subsequent pipe section 8 in which the flow rate of the mixture increases, downstream et "Then flows the primary air-coal dust mixture in finely distributed form through the annular gap 12 in a downstream combustion unit. By adjusting the tapered insert 11 in the axial direction, the cross section of the RiBgspaltes 12 changed »This can be influenced on the Plammenausbildung. In Pig "2, which is a variant of the burner design to Pig" 1, the burner is composed of the already known parts »In the burner tube 1 \ is axially surrounded by a dsm sheathing tube 13 Brennst lance 14 arranged for heating oil» Das Sheathing tube 13 is supported by support webs 9. The Uminantelungsrobr 13 carries at its front end the conical insert 11 with half the opening angle of preferably 6 to 10 · By not shown and operated from the outside adjusting device of known type, the sheath tube 13 in its longitudinal direction be moved in the front end of the burner tube 1 conically arranged burner nozzle 10 "The conical extension of the burner mouthpiece 10 is preferably 3 to 6 ° half-opening angle. By shifting the outer tube 13, the annular gap 12 between the conical insert 11 and the burner mouthpiece 10 changes. The fuel lance 14 is fixedly mounted in the jacket tube 13.

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 ForderungThe advantages of the invention consist in the accelerated by the arrangement of a nozzle-shaped annular gap at the burner mouth mixing the entering into the combustion chamber fuel or »fuel Luftgesdsches with the remaining combustion air, Furthermore, with an adjustable burner outlet cross-section of the control range of the burner over the constructions with a constant cross-section considerably extended. The cone-shaped outlet causes sasätalich a better distribution of the fuel over the BrennraBmquerschnitt and thus allows faster combustion or reduction of the required for mixing primary air or its speed, Thus, a reduction of the specific Wänaeaufwandes and / or the drive power of the primary air blower is possible in pulverized coal as fuel coarse grain portions tend to occur in areas of higher radial Sauerstoffkonezntratidn (secondary air) _a your Brennaeit is shortened and the per-WarmeeBtbiadpng VoiCTieneinheit increased. If necessary, the requirements for the grinding fineness can be reduced

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,,to the burner designs to be able to vary the features of the combustion process even during operation within wide limits, is fully taken into account with the controllable embodiment of Figure 2 »This burner is suitable for all fuels and their combined combustion. In particular, in the case of fuel substitutions, the use of a burner with extended control range will make it possible to achieve the best possible operating values in a shorter time. Even with conversion of puffing on other luftverhäitnisse, z. B * Increase of the air factor _f can be done by the adjustment of an adjustment of the combustion process ,,

Claims

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invention claim

1 burner, in particular the design of the burner mouthpiece for firing of industrial furnaces, for example for use in rotary kilns in cement clinker firing with solid, liquid or gaseous fuels or their combination characterized in that the burner mouthpiece (10) has a conical enlargement with preferably 3 to 6 half in which a conical insert (11) with preferably 6 to 10 half the opening angle is mounted in support webs (9) and the conical insert (11) is longitudinally displaceable in conjunction with the Ummantelutsgsrohr (13) or other known Veratelleinrichtung *

Hlerai «iÄ_Senen drawings