DD260413A3

DD260413A3 - COMBUSTION SYSTEM FOR HEATING GASES

Info

Publication number: DD260413A3
Application number: DD29004986A
Authority: DD
Inventors: Roland Klepsch; Achim Dauterstedt; Max Weber; Gerhard Prokoph; Otto Zoeger; Armin Leuchte; Klaus Albrecht
Original assignee: Mansfeld Kombinat W Pieck Veb
Priority date: 1986-05-08
Filing date: 1986-05-08
Publication date: 1988-09-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verbrennungssystem zur Verwertung ungenutzter Sekundaerenergietraeger in Form von heizwertarmen, in der Zusammensetzung schnell und stark schwankender staubhaltiger Gase. Erfindungsgemaess soll ein Verbrennungssystem entwickelt werden, welches eine Mischungsintensitaet von Brenngas und Verbrennungsluft bewirkt, um Gase mit geringen Heizwerten 1 200 kJ/Nm3 und Staubgehalten von 0,4 g/Nm3 ohne Zusatzbrennstoff industriell verwerten zu koennen. Erreicht wird dies durch ein aus Brenner 1, Brennermuffel 7 und Brennkammer 8 bestehendes Verbrennungssystem, wobei der Brenner 1 eine als Doppelmantel ausgebildete, zweieinhalb Umlaeufe aufweisende Brennerspirale 2 und ein diese Brennerspirale 2 unterbrechendes zylindrisches Rohr 3 aufweist. Dem Brenner 1 ist eine aus feuerfesten Baustoffen bestehende zylindrische Brennermuffel 7 zugeordnet. Die dem Brenner 1 nachgeordnete Brennkammer 8 besteht aus einem zylindrischen Teil 8.1, einem die Brennkammer 8 auf ein nachgeordnetes Aggregat verjuengenden konischen Teil 8.2 sowie einem zylindrischen Anschlussstueck 9 mit ausziehbarem Keilstueck 9.1. Erfindungswesentlich sind bestimmte geometrische Verhaeltnisse und Stroemungsbedingungen der einzelnen Anlagenteile des Verbrennungssystems. Fig. 1The invention relates to a combustion system for the utilization of unused Sekundaerenergietraeger in the form of low-calorific, in the composition of rapidly and strongly fluctuating dust-containing gases. According to the invention, a combustion system is to be developed which effects a mixing intensity of fuel gas and combustion air in order to be able to industrially utilize gases with low heating values of 1 200 kJ / Nm 3 and dust contents of 0.4 g / Nm 3 without additional fuel. This is achieved by a combustion system consisting of burner 1, burner muffle 7 and combustion chamber 8, wherein the burner 1 has a burner spiral 2 designed as a double jacket, having two and a half revolutions, and a cylindrical tube 3 interrupting this burner spiral 2. The burner 1 is assigned a existing of refractory materials cylindrical Brennermuffel 7. The burner chamber 1 downstream of the combustion chamber 8 consists of a cylindrical part 8.1, a conical part 8.2 tapering the combustion chamber 8 to a downstream aggregate and a cylindrical connecting piece 9 with an extendable Keilstueck 9.1. Essential to the invention are certain geometrical conditions and flow conditions of the individual system components of the combustion system. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verbrennungssystem zur energetischen Verwertung heizwertarmer, in der Zusammensetzung schnell und stark schwankender staubhaltiger Gase. The invention relates to a combustion system for the energy recovery of low-calorific, in the composition of rapidly and strongly fluctuating dust-containing gases.

Characteristic of the known technical solutions

Zur Beheizung von Industrieöfen, Kesseln und wärmetechnischen Einrichtungen werden nach bekannten Verbrennungssystemen flüssige und gasförmige Brennstoffe mit einem Heizwert §1 200kJ/m³ eingesetzt, wobei bei den bekannten Systemen die Verwertung heizwertarmer Gase und die Erzielung einer stabilen Zündung nur mit Zusatzbrennstoffen oder sehr hoher Vorwärmung des Brennstoffs und der Verbrennungsluft möglich sind., DD-WP 121372 beinhaltet einen Drall-Parallelstrom-Brenner. Der hier vorgeschlagene Drall-Parallelstrom-Brenner ist aufgabengemäß speziell für eine Kesselanlage konzipiert und soll vor allem Resonanzerscheinungen zwischen Feuerung und Kesselfeuerraum vermeiden. Hierzu sind eine zentrale Öllanze und sechs bis acht verstellbare Gaslanzen angeordnet. Die Verbrennungsluft kann gedrallt oder im Parallelstrom zugeführt werden. Hierdurch sollen die Schwingungen vermieden werden.For the heating of industrial furnaces, boilers and heat engineering equipment, liquid and gaseous fuels with a calorific value § 200kJ / m ³ are used according to known combustion systems, wherein in the known systems, the utilization of low-calorific gases and the achievement of a stable ignition only with additional fuels or very high preheating Fuel and combustion air are possible., DD-WP 121372 includes a twist parallel flow burner. The twist parallel-flow burner proposed here is designed specifically for a boiler system and is primarily intended to avoid resonance phenomena between the furnace and the boiler furnace. For this purpose, a central oil lance and six to eight adjustable gas lances are arranged. The combustion air can be twisted or supplied in parallel flow. As a result, the vibrations should be avoided.

Für die Verbrennung von staubhaltigen (O,4g/Nm³), im Heizwert stark und schnell schwankenden Gasen (ä1 200kJ/m³) kann dieser Brenner absolut nicht verwendet werden. Die Gaslanzen sind für den Gasaustritt mit Bohrungen von geringem Durchmesser ausgerüstet. Beim Einsatz von staubhaltigen Gasen werden diese Bohrungen verstopft und der Brenner funktionsunfähig.For the combustion of dusty (O, 4g / Nm ³ ), in the heating value strong and fast fluctuating gases (Ä1 200kJ / m ³ ) this burner absolutely can not be used. The gas lances are equipped for the gas outlet with holes of small diameter. When using dusty gases, these holes are clogged and the burner is disabled.

Für solche Gase sind Brenner mit Spalten von größeren Querschnitten erforderlich.For such gases burners with gaps of larger cross sections are required.

Bei dieser bereits bekannten Lösung mündet der Brenner direkt in einen großen Feuerraum. Die Verwendung heizwertarmer Gase ist aber nur möglich, wenn die Flamme in einer geometrisch exakt definierten Brennkammer aus feuerfestem Material brennt, um durch die Strahlung eine kontinuierliche Zündung zu gewährleisten. Dies ist bei der Lösung gemäß DD-WP 121 372 nicht der Fall. ·In this already known solution, the burner opens directly into a large combustion chamber. The use of low-calorific gases is only possible if the flame burns in a geometrically defined combustion chamber made of refractory material to ensure continuous ignition by the radiation. This is not the case with the solution according to DD-WP 121 372. ·

In der DE-OS 2461 394 wird ein Brenner zur Verbrennung von Gasen vorgeschlagen, die die einen solch niedrigen Heizwert aufweisen, daß sie ohne zusätzliche Wärmezufuhr nicht verbrannt werden können. Durch Zugabe von heizwertreichen flüssigenIn DE-OS 2461 394 a burner for the combustion of gases is proposed, which have such a low calorific value that they can not be burned without additional heat. By adding high calorific liquid

oder gasförmigen Brennstoffen wird eine solche Umgebungstemperatur erzielt, die eine vollständige Verbrennung eines Gases mit geringen Heiz- oder Wärmewerten, die allein keine Verbrennung gewährleisten, ermöglichen. Dieser bereits bekannte Brenner ist gekennzeichnet durch ein zylindrisches, mit einer waagerechten Achse und einer hitzebeständigen Auskleidung versehenes Metallgehäuse, das an einem ersten Ende verschlossen und an einem zweiten Ende an einer Ofenwand abringbar ist, wobei die hitzebeständige Auskleidung drei abgestufte Durchmesser aufweist, ferner durch eine Verbrennungslufteintritts-Einrichtung, durch die hindurch in Längsrichtung Verbrennungsluft an einem ersten Durchmesser durch einen ringförmigen Kanal hindurch in das geschlossene Ende des Brenners eintritt, weiterhin eine Brenhstoffgaseintritts-Vorrichtung zur tangentialen Zuführung von Brennstoffgas unter Druck im Bereich eines zweiten, größeren Durchmessers, die in axialer Richtung von derVerbrennungslufteintritts-Vorrichtung mit Abstand getrennt ist, und durch eine Eintrittsvorrichtung für mageres Gas, durch die ein Gas mit niedrigem Heizwert in tangentialer Richtung im Bereich eines dritten, größeren Durchmessers einführbar ist, wobei die letztgenannte Vorrichtung in axialer Richtung von der Brennstoffgaseintritts-Vorrichtung mit Abstand getrennt ist und der dritte Durchmessersich über die übrige Länge des Gehäuses fortsetzt.or gaseous fuels such an ambient temperature is achieved, which allow a complete combustion of a gas with low heating or heat values, which ensure no combustion alone. This known burner is characterized by a cylindrical metal housing provided with a horizontal axis and a heat-resistant lining, which is closed at a first end and at a second end on a furnace wall, wherein the refractory lining has three stepped diameters, further by a Combustion air inlet device, through which combustion air at a first diameter in the longitudinal direction through an annular channel into the closed end of the burner, further comprises a fuel gas inlet device for tangential supply of fuel gas under pressure in the region of a second, larger diameter, in axial Direction of the combustion air inlet device is separated by a distance, and by a lean gas inlet device through which a gas of low calorific value in the tangential direction in the region of a third, larger diameter ei is feasible, wherein the latter device is separated in the axial direction of the fuel gas inlet device at a distance and the third diameter over the remaining length of the housing continues.

Nachteile dieses bereits bekannten Brenners bestehen darin, daß er bei Armgas nicht die volle Wärmeleistung wie beispielsweise bei der Verwendung von hochwertigen Brennstoffen gewährleistet und eine Einsatzmöglichkeit von staubhaltigen Gasen ausschließt.Disadvantages of this already known burner are that it does not ensure the full heat output at Armgas as for example when using high quality fuels and excludes a possible use of dusty gases.

Im DD-WP. 153218 wird weiterhin ein Zweistoffhochgeschwindigkeitsbrenner großer Leistung für Wärmeöfen vorgeschlagen. Dieser Brenner ist für die Verbrennung von schwerem Heizöl und Gas zur Erreichung hoher Temperaturen und Leistungen entwickelt, die einen starken Verschleiß nach sich ziehen. Hierbei muß davon ausgegangen werden, daß Gas mit gleichbleibendem Heizwert von über 12 000 kJ/Nm³ eingesetzt wird. Für die Verwertung eines staubhaltigen heizwertarmen und in der Zusammensetzung stark schwankenden Gases ist dieser Brenner nicht verwendbar.In DD-WP. Further, 153218 proposes a high-performance, high-performance dual-fuel burner for heating furnaces. This burner is designed for the combustion of heavy fuel oil and gas to achieve high temperatures and performance, resulting in heavy wear. It must be assumed that gas with a constant calorific value of more than 12 000 kJ / Nm ^{3 is} used. This burner can not be used for the utilization of a dust-containing, low-calorific gas which fluctuates greatly in its composition.

Gemäß Fig. 1 ist hinsichtlich der Art der Zufuhr des Gases auf Parallelstromzugabe zu schließen. Die Verbrennungsluft für Gas und Öl strömt gemeinsam durch eine kreisförmige Öffnung in den Verbrennungsraum. Eine intensive Mischung zwischen Gas und Verbrennungsluft wird dabei nicht erreicht, so daß ein Gas mit geringerem Heizwert nicht zündet. Der Brenner bietet auch keine Regelmöglichkeit bei Heizwertschwankungen. Der Hochgeschwindigkeitsbrenner bringt eine sehr heiße Flamme, dadurch hohe Feuerraumbelastung, so daß die Feuerfestauskleidung schnell verschleißt und die Möglichkeit geschaffen wurde, durch Halbschalen einen schnellen Austausch des Feuerfestmauerwerkes zu erzielen. Der vordere Teil der Brennkammer ist außen quadratisch ausgeführt und somit für die Verwendung bei Drehofen nicht geeignet, da die Überführung von Brennkammer zum Ofen kreisförmig erfolgen muß. Darüber hinaus ist der vordere Teil der Brennkammer als Düse ausgebildet. Das Verhältnis zum zylindrischen Teil beträgt annähernd 1:2,5 und ist für Gase mit genannten hohen Staubgehalten nicht geeignet. In der DE-OS 3036624 wird eine Kombination eines Rotationszerstäubers, welcher Teil eines an der Kesseltür angebauten Brenners bildet, mit einem nachgeschalteten, in den Feuerraum vorstehenden Flammenführungseinsatz, welcher mindestens teilweise aus feuerfestem Material besteht, vorgeschlagen.According to Fig. 1 is to close with respect to the type of supply of gas to parallel flow addition. The combustion air for gas and oil flows together through a circular opening in the combustion chamber. An intensive mixture between gas and combustion air is not achieved, so that a gas with a lower calorific value does not ignite. The burner also offers no control option for calorific value fluctuations. The high-speed burner brings a very hot flame, thereby high combustion chamber load, so that the refractory lining wears quickly and the possibility was created by half shells to achieve a quick replacement of the refractory masonry. The front part of the combustion chamber is square on the outside and thus not suitable for use in rotary kilns, since the transfer of combustion chamber to the furnace must be circular. In addition, the front part of the combustion chamber is designed as a nozzle. The ratio to the cylindrical part is approximately 1: 2.5 and is not suitable for gases with mentioned high dust contents. In DE-OS 3036624 a combination of a rotary atomizer, which forms part of a burner mounted on the boiler door, with a downstream, in the firebox projecting flame guide insert, which consists at least partially of refractory material proposed.

Diese Lösung ist ausschließlich zur Verbrennung von Heizölen einsetzbar und für heizwertarme Gase keineswegs geeignet, da Brennerund Brennkammerden gleichen Durchmesser aufweisen. Das feuerfeste Mauerwerk wird durch Wassergekühlt. Das ist infolge der Verwendung von Öl, welches eine heiße Flamme besitzt, notwendig. Bei der Verwendung heizwertarmer Gase ist als Voraussetzung für eine kontinuierliche Verbrennung ansteile einer Kühlung ein Wärmestau zu bewirken. Alle bereits bekannten technischen Lösungen müssen bei Einsatz von heizwertarmen Gasen mit Zusatzbrennstoffen arbeiten, um diese stabil verbrennen zu können. Die Zusatzbrennstoffe werden notwendigerweise durch Bohrungen oder durch enge, spaltförmige Querschnitte eingebracht, die für den Einsatz von staubhaltigen Gasen (O,4g/Nm³) nicht geeignet sind. Alle bereits bekannten Verbrennungssysteme weisen keine konstruktiven Merkmale hinsichtlich einer definierten Brennkammer sowie einer Verbindung von Brenner und Brennkammer als wesentliche Voraussetzung zur Verbrennung heizwertarmer, staubhaltiger Gase im Drehrohrofen auf.This solution can only be used for the combustion of heating oils and by no means suitable for low-calorific gases, since the burner and combustion chamber have the same diameter. The refractory masonry is cooled by water. This is necessary due to the use of oil which has a hot flame. When using low-calorific gases as a prerequisite for continuous combustion parts of a cooling heat accumulation effect. All already known technical solutions must work with additional calorific value when using low-calorific gases in order to burn them stable. The additional fuels are necessarily introduced through holes or through narrow, slit-shaped cross sections, which are not suitable for the use of dusty gases (O, 4g / Nm ³ ). All already known combustion systems have no design features with respect to a defined combustion chamber and a combination of burner and combustion chamber as an essential prerequisite for the combustion of low-calorific, dust-containing gases in the rotary kiln.

i Ziel der Erfindungi Object of the invention

Ziel der Erfindung ist ein Verbrennungssystem, mittels welchem ungenutzte, ökonomisch nicht bewertete Anfallenergie in Form heizwertarmer, staubhaltiger Gase ohne zusätzliche anlagentechnische Einrichtungen einer industriellen Nutzung zugeführt wird und durch eine Verringerung der Schadstoffemission verbesserte Umweltbedingungen geschaffen werden.The aim of the invention is a combustion system, by means of which unused, economically unimpaired attack energy in the form of low-calorific, dust-containing gases is supplied without additional equipment for industrial use and improved environmental conditions are created by reducing the emission of pollutants.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbrennungssystem zu entwickeln, mittels welchem eine Mischungsintensität von Brenngas und Verbrennungsluft erreicht wird, die es ermöglicht, Gase mit geringen Heizwerten =1 200kJ/Nm³ und Staubgehalten von =gO,4g/Nm³ ohne Zusatzbrennstoff bei niedrigen Vorwärmtemperaturen des Gas-Luftgemisches bis 150⁰C und bei Gewährleistung einer Flammenausbildung, die die Innenwandtemperatur der Brennkammer 100K über der Zündtemperatur des Gases hält, einzusetzen.The invention has for its object to develop a combustion system by means of which a mixing intensity of fuel gas and combustion air is achieved, which allows gases with low heating values = 1 200kJ / Nm ³ and dust contents of = gO, 4g / Nm ³ without additional fuel at low preheating temperatures of the gas-air mixture to 150 ⁰ C and while ensuring a flame formation that keeps the inner wall temperature of the combustion chamber 100K above the ignition temperature of the gas to use.

Erfindungsgemäß wird dies durch ein Verbrennungssystem erreicht, welches aus einem einen intensiven Mischeffekt bewirkenden Brenner mit als Doppelmantel ausgebildeter Brennerspirale und innerhalb dieser Brennerspirale angeordnetem zylindrischem Rohr, einer zur Gewährleistung einer günstigen Ausbildung der Flammenwurzel dienende, dem Brenner nachgeordnete zylindrische Brennermuffel und aus einer aus einem zylindrischen und konischen Teil sowie zylindrischem Anschlußstück bestehenden, mit Feuerfestmaterialien ausgekleideten Brennkammer gebildet wird.This is achieved by a combustion system, which consists of a intensive mixing effect causing burner designed as a double jacket burner coil and arranged inside this burner spiral cylindrical tube, serving to ensure a favorable education of the flame root, the burner downstream cylindrical Brennermuffel and one of a cylindrical and conical part and cylindrical fitting existing, lined with refractory materials combustion chamber is formed.

Die Brennerspirale weist zur Erreichung einer optimalen Mischung mindestens zweieinhalb bis drei Umläufe aus und ist zentrisch durch das zylindrische Rohr so unterbrochen, daß im Kernbereich der Flamme ein Temperaturprotential durch Rückströmung erzielt wird, wodurch die Flamme bei geringen Flammengeschwindigkeiten am Brennermund gehalten werden kann. Das Verhältnis des Durchmessers D_z des zylindrischen Rohres zum Durchmesser D_s des Brenners beträgt 1:4. Zur störungsfreien Arbeit mit staubhaltigen Gasen ist das Spaltenflächenverhältnis zwischen Gas und Verbrennungsluft 1:0,42 bei einer Mindestspaltweite bei Gas von 80mmThe burner spiral has at least two and a half to three revolutions to achieve an optimal mixture and is interrupted centrally by the cylindrical tube so that a temperature proton is achieved by backflow in the core region of the flame, whereby the flame can be held at low flame speeds at the burner mouth. The ratio of the diameter D _{z of} the cylindrical tube to the diameter D _{s of} the burner is 1: 4. For trouble-free work with dusty gases, the gap area ratio between gas and combustion air is 1: 0.42 with a minimum gap width of 80 mm for gas

Die zur Erreichung der erforderlichen Flammenstabilität und eines optimalen Regelbereichs des Brenners dienende zylindrische The cylindrical to serve the required flame stability and an optimal control range of the burner serving cylindrical

Brennermuffel besteht aus feuerfesten Baustoffen mit einer Druckfeuerbeständigkeit von 1470K. Das Verhältnis von Länge L_M der Brennermuffel zum Brennermuffeldurchmesser D_M ist 0,5.Burner muffle is made of refractory materials with a pressure fire resistance of 1470K. The ratio of length L _{M of} the burner muffle to burner muffle diameter D _M is 0.5.

Zwecks Gewährleistung der Eigenverbrennung und der erforderlichen Flammenstabilität und Flammengeometrie erfordert der zylindrische Teil der Brennerkammer eine spezielle Ausbildung und eine spezielle Zweischichten-Feuerfestauskleidung, die außenseitig durch einen Stahlmantel umschlossen ist.In order to ensure self-combustion and the required flame stability and flame geometry, the cylindrical part of the burner chamber requires a special design and a special two-layer refractory lining, which is enclosed on the outside by a steel jacket.

Der zylindrische Teil der Brennkammer hat einen Innendurchmesser D_Bk des 2,4fachen vom Brennermuffeldurchmesser D_m, während das Verhältnis Innendurchmesser Dbk zu seiner Länge L_BK1:1,5 beträgt. Bei nichtzylindrischen Querschnitten ist für den Brennkammerdurchmesser D_BK der hydraulische Durchmesser einzusetzen.The cylindrical part of the combustion chamber has an inner diameter D _B k of 2.4 times the burner muffle diameter D _m , while the ratio of the inner diameter Dbk to its length L _{BK is} 1: 1.5. For non-cylindrical cross-sections, the hydraulic diameter should be used for the combustion chamber diameter D _BK .

Zur Sicherung der Brennkammer-Innenwandtemperatur in allen Leistungsstufen von mindestens 100K über der Zündtemperatur des zu verwertenden heizwertarmen Gases zwecks dessen stabiler Zündung besteht die Feuerfestauskleidung des zylindrischen Teils der Brennkammer aus einer Innenschicht, Stärke 0,11 des Brennkammerdurchmessers Dbk, Temperaturbeständigkeit von 1400 K und einer Wärmeleitfähigkeit λ = 4,18 bis 4,60kJ/mhK sowie aus einer Außenschicht,To ensure the combustion chamber inner wall temperature in all power levels of at least 100K above the ignition temperature of the calorific value gas to be utilized for its stable ignition, the refractory lining of the cylindrical portion of the combustion chamber consists of an inner layer, thickness 0.11 of the combustion chamber diameter Dbk, temperature resistance of 1400 K and a Thermal conductivity λ = 4.18 to 4.60 kJ / mhK as well as an outer layer,

Stärke 0,06 des Brennkammerdurchmessers D_BK mit einer Wärmeleitfähigkeit λ= 1,25 kJ/mhk.Thickness 0.06 of the combustion chamber diameter D _BK with a thermal conductivity λ = 1.25 kJ / mhk.

Gleichfalls zur Gewährleistung der Flammengeometrie ist dem zylindrischen Teil ein konischer Teil nachgeordnet. Dieser hat vergleichsweise zum zylindrischen Teil der Brennkammer ein Verjüngungsverhältnis von 1,3:1. Die Länge des konischen Teils beträgt 0,5 des Durchmessers des ihm zur Gewährleistung eines vollständigen Ausbrandes nachgeordneten zylindrischen Anschlußstückes. Zur Minimierung von Speicherwärmeverlusten der Brennkammer bei kurzfristig notwendigen Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten am Verbrennungssystem ist im zylindrischen Anschlußstück ein ausziehbares Keilstück mit einer größten Längsausdehnung von 0,45 des Durchmessers des zylindrischen Anschlußstückes und mit einer brennerseitigen Neigung von 10° vorgesehen,Likewise, to ensure the flame geometry, a conical part is arranged downstream of the cylindrical part. This has a taper ratio of 1.3: 1 compared to the cylindrical part of the combustion chamber. The length of the conical part is 0.5 of the diameter of him downstream to ensure complete burn-out cylindrical connector. In order to minimize storage heat losses of the combustion chamber in the event of short-term maintenance and repair work on the combustion system, an extensible wedge piece with a maximum longitudinal extent of 0.45 of the diameter of the cylindrical connecting piece and with a burner-side inclination of 10 ° is provided in the cylindrical connecting piece,

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel naher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail on an embodiment. The accompanying drawings show:

Fig. 1: Schnittdarstellung von Brenner, Brennermuffel und zylindrischem Teil der Brennkammer; Fig. 2: Schnitt A-A gemäß Fig. 1;1 shows a sectional view of burner, burner muffle and cylindrical part of the combustion chamber. FIG. 2: section A-A according to FIG. 1; FIG.

Fig. 3: Schnittdarstellung des Verbrennungssystems.3: sectional view of the combustion system.

Die Erfindung wird am Beispiel der Erztrocknung in einem metallurgischen Betrieb dargelegt, wobei das Verbrennungssystem an einem Drehrohrofen angeordnet ist. Zur Verfügung steht ein im Schachtofenprozeß anfallendes Gichtgas mit einem Durchschnittsheizwert von §1 200kJ/Nm³ mit schwankendem CO-Gehalt und Staubgehalten von ^0,4g/Nm³. Wie aus Fig. 1 bis 3 ersichtlich, besteht das Verbrennungssystem aus einem Brenner 1 mit nachfolgend angeordneter zylindrischer Brennermuffel 7 sowieeiner dieser Brennermuffel 7 nachgeschalteten, mit Feuerfestmaterialien ausgekleideten Brennkammer 8. Der Brenner 1 besteht aus einer als Doppelmantel ausgebildeten Brennerspirale 2 mit zweieinhalb Umläufen, einem diese Brennerspirale 2 zentrisch unterbrechenden zylindrischen Rohr 3 und weist darüber hinaus eine Gaszufuhr 4 sowie Verbrennungslufzufuhr 5 auf, wobei von letzterer eine Kühlluftzufuhr 6 in die Brennkammer 8 abgezweigt ist. Eine Kühlung ist deshalb notwendig, da die Gase nach dem zylindrischen Anschlußstück 9 und Eingang in den Drehrohrofen 14 1000K nicht überschreiten dürfen, da sonst verschiedene Bestandteile des zu trocknenden Gutes verflüchtigen würden. Im Doppel mantel der Brennerspirale 2 wird das Gas und zwischen dem Doppel mantel die notwendige Verbrennungsluft geführt. Das Spaltenflächenverhältnis zwischen Gas und Verbrennungsluft beträgt 1:0,42 bei einer Spaltweite bei Gas von 80mm. Das Verhältnis Durchmesser D₂ des zylindrischen Rohres 3 zum Durchmesser D₆ des Brenners 1 ist 1:4. Zur Gewährleistung einer günstigen Ausbildung der Flammenwurzel ist dem Brenner 1 eine aus feuerfesten Baustoffen mit einer Druckfeuerbeständigkeit von 1470K bestehende zylindrische Brennermuffel 7 zugeordnet. Die Länge Lm der Brennermuffel 7 ist 0,5 des Brennermuffeldurchmessers D_M. Die zur Gewährleistung der Eigenverbrennung und der erforderlichen Flammenstabilität dienende, dem Brenner 1 und der Brennermuffel 7 nachgeordnete Brennkammer 8 besteht aus einem zylindrischen Teil 8.1, einem die Brennkammer 8 auf den Durchmesser des nachfolgenden Drehrohrofens verjüngenden konischen Teil 8.2 mit einem Verjüngungsverhältnis von 1,3:1 und einem zylindrischen Anschlußstück 9 zum Drehrohrofen mit ausziehbarem Keilstück 9.1. Die Keilneigung beträgt brennerseitig 10°. Das Keilstück 9.1 besitzt eine sattelförmige Lagerung zwischen Ober-und Unterteil mit seitenversetzter Abdichtung durch wechselseitige Überlappung. Durch zweiseitig angeordnete Druckschrauben ist ein Lösen des Keilstückes 9.1 ohne Verschiebung des Gesamtsystems möglich. Hierdurch können Reparatur- und Wartungsarbeiten poblemlos durchgeführt und Ausfallzeiten gesenkt werden.The invention is set forth using the example of ore drying in a metallurgical operation, wherein the combustion system is arranged on a rotary kiln. There is available in the shaft furnace process occurring blast furnace gas with an average heating value of §1 200kJ / Nm ³ with fluctuating CO content and dust contents of ^ 0.4g / Nm ³ . As can be seen from FIGS. 1 to 3, the combustion system consists of a burner 1 with subsequently arranged cylindrical burner muffle 7 and one of these burner muffle 7 downstream, lined with refractory materials combustion chamber 8. The burner 1 consists of a trained as a double jacket burner coil 2 with two and a half revolutions, a this burner spiral 2 centrically interrupting cylindrical tube 3 and also has a gas supply 4 and combustion air supply 5, wherein the latter a branch of a cooling air supply 6 is branched off into the combustion chamber 8. Cooling is necessary because the gases after the cylindrical connector 9 and input into the rotary kiln 14 must not exceed 1000K, otherwise different components of the material to be dried would volatilize. In the double shell of the burner spiral 2, the gas and between the double coat the necessary combustion air out. The gap area ratio between gas and combustion air is 1: 0.42 with a gap width at gas of 80mm. The ratio of diameter D _{2 of} the cylindrical tube 3 to the diameter D _{6 of} the burner 1 is 1: 4. To ensure a favorable design of the flame root of the burner 1 is assigned a consisting of refractory materials with a pressure fire resistance of 1470K existing cylindrical burner muffle 7. The length Lm of the burner muffle 7 is 0.5 of the burner muffle diameter D _M. Serving to ensure the internal combustion and the required flame stability, the burner 1 and the burner muffle 7 downstream combustion chamber 8 consists of a cylindrical part 8.1, a combustion chamber 8 to the diameter of the subsequent rotary kiln tapered conical part 8.2 with a taper ratio of 1.3: 1 and a cylindrical connecting piece 9 to the rotary kiln with extendable wedge 9.1. The wedge inclination is 10 ° on the burner side. The wedge 9.1 has a saddle-shaped bearing between the upper and lower part with offset side seal by mutual overlap. By two-sided pressure screws releasing the wedge piece 9.1 is possible without shifting the overall system. As a result, repair and maintenance work can be carried out without problems and downtimes can be reduced.

Der zylindrische Zeil 8.1 der Brennkammer 8 ist durch folgende erfindungswesentliche geometrische Verhältnisse gekennzeichnet:The cylindrical line 8.1 of the combustion chamber 8 is characterized by the following essential geometric conditions:

DrarinermuffGlclurchneoc3r D.. IDrarinermuffGlclurchneoc3r D .. I

Der Forderung, zur fortlaufenden Zündung des zu verbrennenden Gas-Luftgemisches die Brennkammerinnenwandtemperaturen im vorgegebenen Regelbereich des Brenners von 3000 bis 15000Nm³ Gas/h mindestens 100 K über der Zündtemperatur des zu verfeuernden heizwertarmen Gases zu halten, wird durch die im zylindrischen Teil 8.1 der Brennkammer 8 vorgesehene Feuerfestauskleidung 10, bestehend aus einer Innenschicht 10.1 mit einer Stärke von 0,11 des Brennkammerdurchmessers D_Bi<und einer Temperaturbeständigkeit des Feuerfestmaterials von 1400 K bei einerThe requirement for continuous ignition of the gas-air mixture to be burned, the internal combustion chamber temperatures in the predetermined control range of the burner from 3000 to 15000Nm ³ gas / h to keep at least 100 K above the ignition temperature of the low calorific gas to be burned, by the cylindrical part 8.1 of the combustion chamber 8 provided refractory lining 10, consisting of an inner layer 10.1 with a thickness of 0.11 of the combustion chamber diameter D _B i <and a temperature resistance of the refractory material of 1400 K at a

Wärmefeitfähigkeit X = 4,18kJ/mhK sowie einer Außenschicht 10.2 mit einer Schichtstärke von 0,06 desThermal conductivity X = 4.18kJ / mhK and an outer layer 10.2 with a Sc density of 0.06 of

Brennkammerdurchmcssers Dbk und einer Wärmeleitfähigkeit X = 1,25kJ/mhK, entsprochen. Außenseitig ist die Brennkammer 8 mit einem Stahlmantel 11 umschlossen.Combustion chamber diameter Dbk and a thermal conductivity X = 1.25kJ / mhK, met. On the outside, the combustion chamber 8 is enclosed by a steel jacket 11.

Die Brennkammer 8 weist zur Kontrolle des Verbrennungsvorgangs und zur Gewährleistung der erforderlichen Sicherheit eine Flammenüberwachung 12 sowie eine Explosionsklappe 13 auf. Beim Anfahren des Verbrennungssystems wird dieThe combustion chamber 8 has to control the combustion process and to ensure the required safety flame monitoring 12 and an explosion flap 13. When starting the combustion system, the

Brennkammer 8 zunächst durch Ölfeuerung auf eine Innenwandtemperatur von 800 K gebracht und danach das Gas-Luftgemisch über den Brenner 1 zugegeben.Combustion chamber 8 first brought by oil firing to an inner wall temperature of 800 K and then added the gas-air mixture through the burner 1.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verbrennungssystems besteht darin, daß die Erztrocknung in einemAn essential advantage of the combustion system according to the invention is that the ore drying in a

Drehrohrofen, die bisher ausschließlich durch Ölfeuerung durchgeführt wurde, durch heizwertarme, staubhaltige Gase realisiert werden kann. Das bedeutet Verwertung bisher ungenutzter Sekundärenergieträger und somit Substitution von hochwertigen Heizölen und Reichgasen durch eigene Brennstoffe bei gleichzeitiger Verringerung der Umweltbelastung durch industrielleRotary kiln, which was previously carried out exclusively by oil firing, can be realized by low-calorific, dust-containing gases. This means recovery of previously unused secondary energy sources and thus substitution of high-quality fuel oils and rich gases by their own fuels while reducing the environmental impact of industrial fuels

Abgase.Exhaust gases.

Durch die geringe Baugröße und die Gestaltung der Brennkammer sind ein Einbau in vorhandene Anlagen bei begrenztem Raum sowie technologisch notwendige Reparaturen an nachgeordneten Aggregaten bei heißer Brennkammer möglich. Das bedeutet Energieeinsparung für die Aufheizung und Erhöhung der Zugriffszeit dieser Aggregate.Due to the small size and the design of the combustion chamber, installation in existing systems with limited space and technologically necessary repairs to downstream units in a hot combustion chamber are possible. This means energy savings for heating and increasing the access time of these units.

Weitere Vorteile bestehen in einer leichten Auswechselbärkeit des Brenners sowie in der Erzielung der vollen ausgelegtenFurther advantages consist in a slight replacement of the burner and in the achievement of full designed

Wärmeleistung sowohl mit Armgas als auch mit Zusatzbrennstoff bei Ausfall des Armgases und auch im kombinierten Betrieb Armgas-Zusatzbrennstoff in allen Variationsmöglichkeiten.Heat output both with arm gas and with additional fuel in case of arm gas failure and also in combined operation Armgas auxiliary fuel in all possible variations.

Claims

1. Combustion system for the low-calorific, in the composition quickly and strongly fluctuating, dust-containing gases, consisting of a burner with spiral for gas and combustion air supply and consisting of a cylindrical and conical part with subsequently arranged cylindrical connector with extendable wedge piece combustion chamber, characterized in that, in order to achieve an optimum mixing effect, the burner (1) has a burner tube (2) designed as a double jacket with two and a half to three circulations and a cylindrical tube (3) which interrupts this burner spiral (2), the ratio of the diameter D _{2 of} the cylindrical tube (3) to the diameter D _{6 of} the burner (1) 1: 4 and the gap area ratio of gas and combustion air 1: 0.42 with a minimum gap width at gas of 80mm is that to ensure a required flame stability, a refractory materials with a pressure fire resistance of 14 70 K existing cylindrical burner muffle (7) with a ratio of length L _M : diameter D _{M of} the burner muffle (7) of 0.5 is used, further that the diameter D _B k of the cylindrical part (9) of the combustion chamber (8) the 2nd , 4 times the Brennermuffeldurchmesser D _M and the ratio diameter _BK D to the length L _{BK of} the cylindrical portion (8.1) of the combustion chamber (8) is 1: 1.5 and that to secure the necessary for stable ignition burner chamber inner wall temperature in all power levels a refractory lining (10), comprising an inner layer (10.1) with a thickness of 0.11 of the combustion chamber diameter D _B k, a temperature resistance of 1400 K and a thermal conductivity λ = 4.18 to 4.60 kJ / mhK and an outer layer (10.2) with a thickness of 0.06 of the combustion chamber diameter D _BK and a thermal conductivity λ = 1.25 kJ mhK, is provided.

2. Combustion system according to item 1, characterized in that the conical part (8.2) to the cylindrical part (8.1) of the combustion chamber (8) has a taper ratio of 1.3: 1.

3. combustion system according to item 1, characterized in that the cylindrical connecting piece (9) has an extendable wedge piece (9.1) having a maximum longitudinal extent of 0.45 of the diameter of the cylindrical connecting piece (9) with a burner-side inclination of 10 °.

4. Combustion system according to item 1 to 3, characterized in that within the combustion chamber (8) a flame monitor (12), explosion flap (13) and one of the combustion air supply (5) connected cooling air supply (6) are arranged.