[Technisches Gebiet][Technical area]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Brenner und eine Kohleveredelungsanlage.The present invention relates to a burner and a coal upgrading plant.
Die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-199699 , die am 26. September 2013 eingereicht wurde, wird beansprucht, deren Inhalte werden hier durch Bezugnahme eingebracht.The priority of Japanese Patent Application No. 2013-199699 filed Sep. 26, 2013, the content of which is incorporated herein by reference.
[Technischer Hintergrund][Technical background]
Bei Kohleveredelungsanlagen, die minderwertige Kohle zu hochwertiger Kohle veredeln, wird in einigen Fällen eine pyrolytische Behandlung durchgeführt, um Verunreinigungen wie Quecksilber, die in minderwertiger Kohle vorhanden sind, zu entfernen. Wenn diese pyrolytische Behandlung durchgeführt wird, wird ein brennbares Gas von der minderwertigen Kohle separiert. In einigen Fällen wird dieses brennbare Gas in einem Brennofen verbrannt und als Hochtemperaturgas wieder verwendet. Dieses Hochtemperaturgas wird einer Ummantelung wie beispielsweise einem Drehofen zugeführt, einer Wärmequelle zum Pyrolysieren der minderwertigen Kohle, und wird dann beispielsweise über einen Abgasreiniger nach außen abgeführt.In coal upgrading plants that refine inferior coal to high grade coal, in some cases, a pyrolytic treatment is performed to remove impurities such as mercury present in low grade coal. When this pyrolytic treatment is performed, a combustible gas is separated from the low-grade coal. In some cases, this combustible gas is burned in a kiln and reused as high temperature gas. This high-temperature gas is supplied to a jacket such as a rotary furnace, a heat source for pyrolyzing the low-grade coal, and then discharged to the outside via, for example, an exhaust gas purifier.
Das von der minderwertigen Kohle erhaltene Brenngas ist im Allgemeinen ein kalorienarmes Gas. Aus diesem Grunde wird, falls das brennbare Gas aufgrund des Fehlens eines Brennwertes nicht stabil verbrannt werden kann, wenn es in dem Verbrennungsofen verbrannt wird, ein kalorienreiches Gas wie Naturgas teilweise in den Verbrennungsofen eingebracht, und die minderwertige Kohle und das kalorienreiche Gas werden manchmal gleichzeitig verbrannt. In der obigen Kohleveredelungsanlage ist ein Brenner für das kalorienreiche Gas, der ein Hilfsbrenner ist, in der Nähe eines Brenners für das kalorienarme Gas angeordnet, um die Übertragung von Flammen von dem kalorienreichen Gas an das kalorienarme Gas zu verbessern. Des Weiteren ist eine Zündfackel in der Nähe des Brenners für das kalorienreiche Gas angeordnet.The fuel gas obtained from the low grade coal is generally a low calorie gas. For this reason, if the combustible gas can not stably burn due to the lack of a calorific value when it is burned in the incinerator, a calorie-rich gas such as natural gas is partially introduced into the incinerator, and the low-grade coal and the high-calorie gas sometimes become simultaneously burned. In the above coal upgrading plant, a high calorie gas burner, which is an auxiliary burner, is disposed in the vicinity of a low calorie gas burner to enhance the transfer of flames from the high calorie gas to the low calorie gas. Furthermore, an ignition torch is located near the burner for the high-calorie gas.
Da es jedoch erforderlich ist, Luft individuell zu jedem der Brenner, beispielsweise dem Brenner für kalorienarmes Gas und dem Brenner für kalorienreiches Gas, zuzuführen, sind die Rohre kompliziert. Da des Weiteren jeder der Brenner einzeln an einer Wandfläche des Verbrennungsofens über eigene Rohrständer montiert ist, ist die Anzahl der Rohrständer vergrößert, und es ist schwer, die Größe der Anlage zu reduzieren.However, since it is necessary to supply air individually to each of the burners, for example, the low-calorie gas burner and the high-calorie gas burner, the pipes are complicated. Further, since each of the burners is individually mounted on a wall surface of the incinerator via its own pipe stands, the number of pipe stands is increased, and it is difficult to reduce the size of the equipment.
Eine Brennkammer, die mit einer Düse für kalorienarmes Gas und einer Düse für kalorienreiches Gas versehen ist, ist in Patentliteratur 1 dargelegt. Die Düse für das kalorienarme Gas speist das kalorienarme Gas ein. Die Düse für das kalorienreiche Gas speist das kalorienreiche Gas an eine innere Mitte der Düse für das kalorienarme Gas. Diese Brennkammer verbrennt das kalorienarme Gas und das kalorienreiche Gas gleichzeitig.A combustor provided with a low-calorie gas nozzle and a high-calorie gas nozzle is set forth in Patent Literature 1. The low-calorie gas nozzle feeds the low-calorie gas. The high calorie gas nozzle feeds the high calorie gas to an inner center of the low calorie gas nozzle. This combustion chamber burns the low-calorie gas and the high-calorie gas at the same time.
Ein Brenner vom Typ der gemischten Verbrennung, der einen kalorienreichen Brennstoff wie natürliches Gas unter Verwendung eines Hilfsbrenners zur Unterstützung der Verbrennung eines Abgase unter Verwendung von Flammen des kalorienreichen Brennstoffs verbrennt, ist in Patentliteratur 2 dargelegt.A mixed-combustion type burner which burns a high-calorie fuel such as natural gas by using an auxiliary burner to assist combustion of an exhaust gas using high calorie fuel flames is set forth in Patent Literature 2.
[Zitatliste][Citation List]
[Patentliteratur][Patent Literature]
[Patentliteratur 1][Patent Literature 1]
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US-Patent Nr. 8 220 272U.S. Patent No. 8,220,272
[Patent Literatur 2][Patent Literature 2]
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US-Patent Nr. 4 154 567U.S. Patent No. 4,154,567
[Zusammenfassung der Erfindung]Summary of the Invention
[Durch die Erfindung zu lösendes Problem][Problem to be Solved by the Invention]
In der Kohleveredelungsanlage wird indessen das kalorienreiche Gas zum Zweck des Erhöhens einer Temperatur während des Anfahrens der Anlage gezündet. Ein Inertgas (beispielsweise Stickstoff) wird jedoch zur Reinigung des Ofens, der die minderwertige Kohle pyrolysiert, während des Anfahrens der Anlage verwendet. In diesem Fall wird das Inertgas manchmal über die Düse für das kalorienarme Gas in die Nähe der Düse für das kalorienreiche Gas gefördert. Als Ergebnis werden Flammen der Düse für das kalorienreiche Gas, die in der Nähe der Düse für das kalorienarme Gas angeordnet ist, versehentlich in einigen Fällen fehlgezündet.Meanwhile, in the coal upgrading plant, the high calorie gas is ignited for the purpose of raising a temperature during startup of the plant. However, an inert gas (for example, nitrogen) is used to clean the furnace which pyrolyzes the inferior coal during startup of the plant. In this case, the inert gas is sometimes conveyed to the vicinity of the high-calorie gas nozzle via the low-calorie gas nozzle. As a result, flames of the high-calorie gas nozzle located near the low-calorie gas nozzle are mistakenly ignited in some cases.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Schaffung eines Brenners und einer Kohleveredelungsanlage, die versehentliches Fehlzünden eines kalorienreichen Gases aufgrund eines Inertgases, das von einer Düse für kalorienarmes Gas abgegeben wird, vermindern können, wenn eine Düse für kalorienreiches Gas in der Nähe der Düse für das kalorienarme Gas angeordnet ist.It is an object of the present invention to provide a burner and a coal refiner that can reduce accidental misfire of a high calorie gas due to an inert gas released from a low calorie gas nozzle when a high calorie gas nozzle is near the nozzle the low-calorie gas is arranged.
[Mittel zum Lösen des Problems] [Means for Solving the Problem]
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Brenner ein Brenner, der gleichzeitig ein erstes Gas und ein zweites Gas, das einen höheren Brennwert als das erste Gas aufweist, verbrennt. Der Brenner umfasst: einen rohrförmigen ersten Außenzylinder mit einer Öffnung, durch die Primärluft in einer ersten Richtung zugeführt wird, und einen Diffusor, der innerhalb des ersten Außenzylinders angeordnet ist und eine Innenumfangsfläche aufweist, deren Durchmesser sich graduell in der ersten Richtung vergrößert. Dieser Brenner umfasst ferner: eine erste Gasdüse, die innerhalb des Außenzylinders angeordnet ist und ausgebildet ist, um Gas zu einem radialen Außenbereich des Diffusors in der ersten Richtung zu fördern, und eine zweite Gasdüse, die angrenzend an die erste Gasdüse in einer Umfangsrichtung des ersten Außenzylinders angeordnet ist und ausgebildet ist, um das zweite Gas zu dem radialen Außenbereich des Diffusors in der ersten Richtung zu fördern. Dieser Brenner umfasst ferner eine Zündfackel, die innerhalb des ersten Außenzylinders angeordnet ist und ausgebildet ist, um zumindest eines von dem zweiten Gas und dem ersten Gas zu zünden.According to a first aspect of the present invention, a burner is a burner that simultaneously burns a first gas and a second gas having a higher calorific value than the first gas. The burner comprises: a tubular first outer cylinder having an opening through which primary air is supplied in a first direction, and a diffuser disposed inside the first outer cylinder and having an inner peripheral surface whose diameter gradually increases in the first direction. This burner further includes: a first gas nozzle disposed inside the outer cylinder and configured to convey gas to a radially outer portion of the diffuser in the first direction, and a second gas nozzle adjacent to the first gas nozzle in a circumferential direction of the first one Outer cylinder is arranged and adapted to promote the second gas to the radially outer region of the diffuser in the first direction. This burner further includes an ignition torch disposed within the first outer cylinder and configured to ignite at least one of the second gas and the first gas.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei dem Brenner des ersten Aspekts ein Öffnungsende der ersten Gasdüse in der ersten Richtung einen Kontaktbereich aufweisen, der ausgebildet ist, um entlang eines äußersten Umfangsteils des Diffusors anzuliegen.According to a second aspect of the present invention, in the burner of the first aspect, an opening end of the first gas nozzle in the first direction may have a contact portion formed to abut along an outermost peripheral part of the diffuser.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Brenner des zweiten Aspekts eine Anzahl von ersten Gasdüsen aufweisen, und eine Summe von Umfangswinkelbereichen, innerhalb denen jeder Kontaktbereich der ersten Düsen in Kontakt mit dem Diffusor kommt, kann im Bereich von 90 Grad bis 200 Grad liegen.According to a third aspect of the present invention, the burner of the second aspect may have a number of first gas nozzles, and a sum of circumferential angular ranges within which each contact area of the first nozzles comes in contact with the diffuser may be in the range of 90 degrees to 200 degrees ,
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei dem Brenner nach jedem der ersten bis dritten Aspekte die zweite Gasdüse ein Flammen-Haltekissen umfassen, das einen Wirbel des zweiten Gases an einem Öffnungsende davon in der ersten Richtung erzeugt.According to a fourth aspect of the present invention, in the burner of any of the first to third aspects, the second gas nozzle may include a flame holding pad that generates a vortex of the second gas at an opening end thereof in the first direction.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Brenner nach einem der ersten bis vierten Aspekte einen zweiten Außenzylinder aufweisen, der außerhalb des ersten Außenzylinders angeordnet ist und ausgebildet ist, um einen Strömungskanal zu bilden, durch den Sekundärluft zwischen dem ersten Außenzylinder und dem zweiten Außenzylinder strömt.According to a fifth aspect of the present invention, according to any one of the first to fourth aspects, the burner may include a second outer cylinder disposed outside the first outer cylinder and configured to form a flow passage through the secondary air between the first outer cylinder and the second outer cylinder flows.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Brenner des fünften Aspekts eine Drallvorrichtung aufweisen, die zwischen dem ersten Außenzylinder und dem zweiten Außenzylinder angeordnet ist und ausgebildet ist, die Sekundärluft in einer Umfangsrichtung zu verwirbeln.According to a sixth aspect of the present invention, the burner of the fifth aspect may include a swirler disposed between the first outer cylinder and the second outer cylinder and configured to swirl the secondary air in a circumferential direction.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Brenner nach einem der ersten bis sechsten Aspekte einen Temperaturabfall-Reduktionsteil aufweisen, der ausgebildet ist, um zumindest einen Teil einer äußeren Umfangsfläche der ersten Gasdüse abzudecken und einen Abfall der Temperatur des ersten Gases zu verhindern.According to a seventh aspect of the present invention, the burner according to one of the first to sixth aspects may include a temperature drop reducing part configured to cover at least a part of an outer peripheral surface of the first gas nozzle and to prevent a drop in the temperature of the first gas.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Kohleveredelungsanlage einen Verbrennungsofen, der mit dem Brenner gemäß irgendeinem der ersten bis siebten Aspekte versehen ist.According to an eighth aspect of the present invention, a coal upgrading plant includes a combustion furnace provided with the burner according to any one of the first to seventh aspects.
[Effekte der Erfindung][Effects of the Invention]
Bei dem Brenner und der Kohleveredelungsanlage ist es möglich, eine versehentliche Fehlzündung von Flammen eines kalorienreichen Gases aufgrund eines Inertgases, das von einer Düse für kalorienarmes Gas abgegeben wird, zu vermindern, wenn eine Düse für kalorienreiches Gas in der Nähe der Düse für kalorienarmes Gas angeordnet ist.In the burner and coal upgrading plant, it is possible to reduce accidental misfire of high-calorie gas flames due to an inert gas discharged from a low-calorie gas nozzle when a high-calorie gas nozzle is disposed in the vicinity of the low-calorie gas nozzle is.
[Kurzbeschreibung der Zeichnungen][Brief Description of the Drawings]
1 ist eine schematische Aufbaudarstellung einer Kohleveredelungsanlage (1) in diesem Ausführungsbeispiel. 1 is a schematic diagram of a coal upgrading plant ( 1 ) in this embodiment.
2 ist eine Schnittdarstellung, die einen schematischen Aufbau um einen Brenner eines Verbrennungsofens in dieser Erfindung darstellt. 2 Fig. 10 is a sectional view showing a schematic structure around a burner of a combustion furnace in this invention.
3 ist eine Frontdarstellung des Brenners (10), gesehen in einer Richtung von III der 2. 3 is a front view of the burner ( 10 ), seen in a sense of III 2 ,
4 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie VI-VI der 3. 4 is a sectional view taken along the line VI-VI of 3 ,
5 ist eine Perspektivdarstellung, die einen Zustand darstellt, bei dem ein Temperaturabfall-Reduktionsteil an einer ersten Gasdüse des Brenners montiert ist. 5 FIG. 11 is a perspective view illustrating a state in which a temperature-decrease reducing part is mounted to a first gas nozzle of the burner.
6 ist eine Darstellung, die Primärluftverhältnisse, bei denen eine stabile Verbrennung möglich ist, mit Bezug auf eine Eingabe-Wärmerate (%) einer zweiten Gasdüse (23) darstellt. 6 FIG. 14 is a diagram showing primary air conditions in which stable combustion is possible with respect to an input heat rate (%) of a second gas nozzle (FIG. 23 ).
7 ist eine Darstellung, die gemischte Primärluft-Sauerstoffkonzentrationen (Vol%) erläutert, bei denen eine stabile Verbrennung möglich ist, mit Bezug auf ein Primärluftverhältnis darstellt. 7 Fig. 12 is a diagram explaining mixed primary air-oxygen concentrations (% by volume) in which stable combustion is possible with respect to a primary air ratio.
[Beschreibung von Ausführungsbeispielen] [Description of Embodiments]
Im Folgenden wird eine Kohleveredelungsanlage in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.Hereinafter, a coal upgrading plant in an embodiment of the present invention will be described.
1 ist eine schematische Aufbaudarstellung der Kohleveredelungsanlage 1 in diesem Ausführungsbeispiel. 1 is a schematic diagram of the coal refining plant 1 in this embodiment.
Die Kohleveredelungsanlage 1 in diesem Ausführungsbeispiel ist eine Anlage, die Feuchtigkeit, Verunreinigungen etc., die in minderwertiger Kohle enthalten sind, entfernt, um die minderwertige Kohle zu formen, und dadurch die minderwertige Kohle in veredelte Kohle wandelt.The coal refining plant 1 In this embodiment, a plant which removes moisture, impurities, etc., contained in low-grade coal to form the low-grade coal, thereby converting the low-grade coal into refined coal.
Wie in 1 dargestellt ist, ist die Kohleveredelungsanlage 1 hauptsächlich mit einem Zerkleinerer 2, einem Trockner 3, einem Pyrolysator 4, einem Verbrennungsofen 5, einem Löscher 6, einem Fertiger 7, einem Kneter 8 und einer Brikettvorrichtung 9 versehen.As in 1 is shown, is the coal refining plant 1 mainly with a crusher 2 , a dryer 3 a pyrolyzer 4 , a combustion furnace 5 , a fire extinguisher 6 , a paver 7 , a kneader 8th and a briquette device 9 Mistake.
Der Zerkleinerer zerkleinert Rohkohle L und stellt dadurch eine Größe der Rohkohle L auf eine Größe ein, bei der die Rohkohle L in einem folgenden Prozess leicht verarbeitet wird. Die Rohkohle L, deren Größe durch den Zerkleinerer 2 eingestellt wurde, wird an den Trockner 3 gefördert.The crusher crushes raw coal L and thereby adjusts a size of the raw coal L to a size at which the raw coal L is easily processed in a following process. The raw coal L, whose size is determined by the crusher 2 has been set, is attached to the dryer 3 promoted.
Der Trockner 3 trocknet die Rohkohle L, deren Größe durch den Zerkleinerer 2 eingestellt wurde. Bei diesem Trockner kann beispielsweise ein Dampfrohrtrockner, der indirekt die Rohkohle unter Verwendung von Dampf aufheizt, verwendet werden. Die durch den Trockner 3 getrocknete Kohle wird an den Pyrolysator 4 gesandt.The dryer 3 The raw coal L dries, its size through the crusher 2 was set. In this dryer, for example, a steam tube dryer that indirectly heats the raw coal using steam can be used. The through the dryer 3 dried coal is sent to the pyrolyzer 4 sent.
Der Pyrolysator 4 ist eine Vorrichtung, die die durch den Trockner 3 getrocknete Kohle leicht pyrolysiert. Um spezifischer zu werden ist vergast und extrahiert der Pyrolysator 4 flüchtige Komponenten und verschiedene Verunreinigungen wie Quecksilber, die in der Kohle enthalten sind. Ein durch den Pyrolysator 4 separiertes Gas wird zu dem Verbrennungsofen 5 als kalorienarmes Gas (erstes Gas) gesandt. Die veredelte Kohle, die durch den Pyrolysator 4 pyrolysiert wurde, wird an den Löscher 6 gesandt.The pyrolyzer 4 is a device that passes through the dryer 3 dried charcoal slightly pyrolyzed. To become more specific, the pyrolyser is gasified and extracted 4 volatile components and various impurities such as mercury contained in the coal. A through the pyrolyzer 4 separated gas becomes the incinerator 5 sent as a low-calorie gas (first gas). The refined coal passing through the pyrolyzer 4 was pyrolyzed, is sent to the extinguisher 6 sent.
Der Verbrennungsofen 5 verbrennt das von dem Pyrolysator 4 abgetrennte kalorienarme Gas zusammen mit beispielsweise Primärluft zur Erzeugung eines Hochtemperaturgases. Dieses Hochtemperaturgas wird an eine Mantelung 4a des Pyrolysators 4 gefördert und wird als Wärmequelle des Pyrolysators 4 verwendet. Das zum Heizen der Rohkohle L durch den Pyrolysator 4 verwendete Hochtemperaturgas wird beispielsweise durch ein Abgasreinigungssystem (AQCS) Cs gereinigt und wird dann an die Atmosphäre abgegeben. In der 1 bezeichnet ein Bezugszeichen „F” einen Luftvolumen-Einstellventilator und ein Bezugszeichen „B” bezeichnet ein Gebläse. Der Luftvolumen-Einstellventilator F und das Gebläse B, die an einer Leitung zwischen der Ummantelung 4a und dem Abgasreinigungssystem Cs angeordnet sind, liefern das abgegebene Hochtemperaturgas zusammen an das Abgasreinigungssystem Cs.The incinerator 5 that burns off the pyrolyzer 4 separated low calorie gas together with, for example, primary air to produce a high temperature gas. This high temperature gas is applied to a jacket 4a of the pyrolyzer 4 promoted and is used as a heat source of the pyrolyser 4 used. This is for heating the raw coal L through the pyrolyzer 4 High temperature gas used, for example, is purified by an exhaust gas purification system (AQCS) Cs and is then released to the atmosphere. In the 1 a reference character "F" denotes an air volume adjusting fan, and a reference character "B" denotes a blower. The air volume adjustment fan F and the blower B connected to a conduit between the shell 4a and the exhaust gas purification system Cs supply the discharged high-temperature gas together to the exhaust gas purification system Cs.
Der Löscher 6 kühlt die veredelte Kohle, die der Pyrolysebehandlung durch den Pyrolysator 4 unterzogen wurde. Eine Temperatur der veredelten Kohle, die etwa 400°C betrug, wird auf 70°C oder so durch den Löscher 6 abgekühlt. Die veredelte Kohle, die durch den Löscher 6 abgekühlt wurde, wird an den Fertiger 7 gesandt.The extinguisher 6 cools the refined coal, the pyrolysis treatment by the pyrolyser 4 was subjected. A temperature of the refined coal, which was about 400 ° C, to 70 ° C or so by the extinguisher 6 cooled. The refined coal, by the extinguisher 6 is cooled, is sent to the paver 7 sent.
Der Fertiger 7 stellt die Temperatur der veredelten Kohle, die durch den Löscher 6 in einem Ausmaß abgekühlt wurde, moderat ein, beispielsweise erneut unter Verwendung der Atmosphäre. Der Fertiger 7 stellt die Temperatur der veredelten Kohle beispielsweise auf gleich oder weniger als 50°C ein. Die veredelte Kohle, deren Temperatur durch den Fertiger 7 eingestellt wurde, wird dem Kneter 8 zugeführt.The paver 7 Sets the temperature of the refined coal by the extinguisher 6 cooled to an extent moderately, for example, again using the atmosphere. The paver 7 For example, the temperature of the refined coal is equal to or less than 50 ° C. The refined coal, its temperature by the paver 7 is set, the kneader is 8th fed.
Der Kneter 8 pyrolysiertsiert die veredelte Kohle, deren Temperatur durch den Fertiger 7 eingestellt wurde, und formt sie in eine feinere Partikelform. Wenn ein Additiv wie ein Binder zum Formen der veredelten Kohle zusammen mit der Pulverisierung erforderlich ist, fügt der Kneter 8 den Binder der veredelten Kohle zu und rührt die veredelte Kohle. Die veredelte Kohle, die durch den Kneter 8 pyrolysiert und gerührt wurde, wird der Brikettierungsvorrichtung 9 zugeführt.The kneader 8th pyrolyzed the refined coal, its temperature through the paver 7 has been adjusted and forms it into a finer particle shape. If an additive such as a binder is required to form the refined coal along with the pulverization, the kneader adds 8th Add the binder of refined coal and stir the refined coal. The refined coal, by the kneader 8th was pyrolyzed and stirred, the briquetting device 9 fed.
Die Brikettierungsvorrichtung formt die veredelte Kohle in eine vorgegebene Brikettform. Die Brikettierungsvorrichtung 9 formt die veredelte Kohle beispielsweise durch Kompressionsformen in die Brikettsform. Briketts Br der veredelten Kohle, die durch die Brikettierungsvorrichtung 9 geformt wurden, werden durch Transportmittel wie ein Fahrzeug, ein Schiff oder dergleichen an ein Ziel transportiert.The briquetting device shapes the refined coal into a predetermined briquette form. The briquetting device 9 Forms the refined coal, for example by compression molding in the briquette form. Briquettes Br the refined coal passing through the briquetting device 9 are transported by means of transport such as a vehicle, a ship or the like to a destination.
Als nächstes wird ein Brenner 10 des oben genannten Verbrennungsofens 5 auf Grundlage der Zeichnungen erläutert.Next is a burner 10 of the above-mentioned incinerator 5 explained on the basis of the drawings.
2 ist eine Schnittdarstellung, die einen schematischen Aufbau um den Brenner 10 des Verbrennungsofens 5 herum zeigt. 2 is a sectional view showing a schematic structure around the burner 10 of the incinerator 5 shows around.
Wie in 2 dargestellt, ist der Verbrennungsofen 5 mit einem Behälter 11 ausgestattet, der einen Raum K für die Verbrennung bildet. Der Brenner 10 ist in diesem Behälter 11 über einen Rohrständer 11a angebracht. Der Brenner 10 verbrennt zwei Arten von Gasen mit unterschiedlichen Brennwerten. Ein Ende 10a des Brenners 10, der angrenzend an den Raum K angeordnet ist, hat dieselbe Position wie eine Innenfläche 11b des Behälters 11 in Richtung einer Achse O des Brenners 10. Rohre 12a bis 12d zur Förderung eines kalorienarmen Brennstoffs, eines kalorienreichen Brennstoffs, eines Zündfackelbrennstoffs und Luft sind mit dem Brenner 10 verbunden. Flussregulationsventile 13a bis 13b sind auf den jeweiligen Rohrleitungen 12a bis 12d montiert. In einem Beispiel dieser Ausführungsform wird kalorienarmes Gas, das durch den Pyrolysator 4 erzeugt wurde und als der kalorienarme Brennstoff dient, dem Brenner 10 zugeführt. Des Weiteren wird in einem Beispiel dieser Ausführungsform ein kalorienreiches Gas (zweites Gas) wie Naturgas, das einen höheren Brennwert als das kalorienarme Gas aufweist und als kalorienreiches Gas dem Brenner 10 zugeführt. Die dem Brenner 10 zugeführte Luft wird als später zu beschreibende Primär- und Sekundärluft verwendet.As in 2 shown, is the incinerator 5 with a container 11 equipped, which forms a space K for combustion. The burner 10 is in this container 11 over a pipe stand 11a appropriate. The burner 10 burn two Types of gases with different calorific values. An end 10a of the burner 10 which is disposed adjacent to the space K has the same position as an inner surface 11b of the container 11 in the direction of an axis O of the burner 10 , Tube 12a to 12d to promote a low-calorie fuel, a high-calorie fuel, a Zündfackelbrunstoffs and air are with the burner 10 connected. Flow regulation valves 13a to 13b are on the respective pipelines 12a to 12d assembled. In one example of this embodiment, low calorie gas is passed through the pyrolyzer 4 was produced and serves as the low-calorie fuel, the burner 10 fed. Further, in one example of this embodiment, a high-calorie gas (second gas) such as natural gas having a higher calorific value than the low-calorie gas and a calorie-rich gas will become the burner 10 fed. The burner 10 supplied air is used as the later-described primary and secondary air.
3 ist eine Frontdarstellung des Brenners 10, gesehen in einer Richtung III der 2. 4 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie VI-VI der 3. 3 is a frontal view of the burner 10 , seen in a direction III the 2 , 4 is a sectional view taken along the line VI-VI of 3 ,
Wie in den 3 und 4 dargestellt ist, ist der Brenner 10 mit einem ersten Außenzylinder 20, einem Diffusor 21, ersten Gasdüsen 22, zweiten Gasdüsen 23, Zündfackeln 24 und einem zweiten Außenzylinder 25 ausgestattet.As in the 3 and 4 is shown is the burner 10 with a first outer cylinder 20 , a diffuser 21 , first gas nozzles 22 , second gas nozzles 23 , Ignition torches 24 and a second outer cylinder 25 fitted.
Der erste Außenzylinder 20 bildet einen Strömungskanal, der Primärluft in Richtung auf den inneren Raum K fördert. Der erste Außenzylinder 20 ist in rohrartiger Form gebildet und insbesondere in einer zylindrischen Form. Der erste Außenzylinder 20 hat eine Öffnung 27 an einer Seite des Innenraums K (im Folgenden einfach als „erste Richtung” bezeichnet) seiner Achse O.The first outer cylinder 20 forms a flow channel that promotes primary air toward the inner space K. The first outer cylinder 20 is formed in a tubular shape and in particular in a cylindrical shape. The first outer cylinder 20 has an opening 27 on one side of the interior K (hereinafter simply referred to as "first direction") of its axis O.
Der Diffusor 21 hat eine innere Umfangsfläche 28, die innerhalb des ersten Außenzylinders 20 angeordnet ist und deren Durchmesser in der ersten Richtung graduell zunimmt. Ein konischer Raum ist radial innerhalb dieses Diffusors 21 angeordnet. Gesehen von der Seite des Innenraums K ist der Diffusor 21 in einer runden Form mit demselben Zentrum wie der erste Außenzylinder 20 ausgebildet. Eine Position eines äußersten Umfangs teils 29, das ein Ende in erster Richtung des Diffusor 21 ist, ist in derselben Position wie ein Ende 30 in der ersten Richtung des ersten Außenzylinder 20 in der Richtung der Achse O angeordnet. Hier ist ein Winkel ϑ0 zwischen der inneren Umfangsfläche 28 des Diffusors 21 und der Achse O vorzugsweise auf 50 bis 70 Grad eingestellt.The diffuser 21 has an inner peripheral surface 28 that are inside the first outer cylinder 20 is arranged and whose diameter gradually increases in the first direction. A conical space is radially inside this diffuser 21 arranged. Seen from the side of the interior K is the diffuser 21 in a round shape with the same center as the first outer cylinder 20 educated. A position of an outermost circumference partly 29 that has an end in the first direction of the diffuser 21 is in the same position as an end 30 in the first direction of the first outer cylinder 20 arranged in the direction of the axis O. Here is an angle θ0 between the inner peripheral surface 28 of the diffuser 21 and the axis O is preferably set to 50 to 70 degrees.
Die ersten Gasdüsen 22 sind radial innerhalb des ersten Außenzylinders 20 angeordnet. Die ersten Gasdüsen 22 fördern das kalorienarme Gas an einen radialen Außenbereich des Diffusors 21 in der ersten Richtung. Der Brenner 10 in diesem Ausführungsbeispiel ist mit einer Anzahl von ersten Gasdüsen 22 und insbesondere mit zwei ersten Gasdüsen 22 versehen. Öffnungen 31 der ersten Gasdüsen 22 sind über die Achse O an symmetrischen Positionen angeordnet.The first gas nozzles 22 are radially inside the first outer cylinder 20 arranged. The first gas nozzles 22 promote the low-calorie gas to a radial outer area of the diffuser 21 in the first direction. The burner 10 in this embodiment, with a number of first gas nozzles 22 and in particular with two first gas nozzles 22 Mistake. openings 31 the first gas nozzles 22 are arranged on the axis O at symmetrical positions.
Öffnungsenden 32 der ersten Gasdüsen 22 in der ersten Richtung haben Kontaktbereiche 33, die in Kontakt mit dem Diffusor 21 kommen. Die Kontaktbereiche 22 sind entlang des äußersten Umfangsbereichs 29 in einer Kreisabschnittsbogenform ausgebildet. Jeder Kontaktbereich 33 ist in Kontakt mit dem äußersten Umfangsteil 29 des Diffusors 21 über seinen gesamten Umfangsbereich. Aufgrund dessen ist Primärluft, die innerhalb des ersten Außenzylinders 20 strömt, ausgebildet, um nicht zwischen den Kontaktbereichen 33 der ersten Gasdüsen 22 und dem äußersten Umfangsbereich 29 des Diffusors in der ersten Richtung zu fließen. Wenn Umfangswinkelbereiche, innerhalb derer die beiden Kontaktbereiche 33 in Kontakt mit dem äußersten Umfangsbereich 29 des Diffusors 21 kommen, auf ϑ1 und ϑ2 eingestellt sind, rangiert die Summe dieser Winkelbereiche ϑ1 und ϑ2 von 90 Grad bis 200 Grad.opening ends 32 the first gas nozzles 22 in the first direction have contact areas 33 in contact with the diffuser 21 come. The contact areas 22 are along the outermost peripheral area 29 formed in a Kreisabschnittsbogenform. Every contact area 33 is in contact with the outermost peripheral part 29 of the diffuser 21 over its entire circumference. Because of this, primary air is inside the first outer cylinder 20 flows, trained so as not to come between the contact areas 33 the first gas nozzles 22 and the outermost peripheral area 29 of the diffuser to flow in the first direction. If circumferential angle ranges within which the two contact areas 33 in contact with the outermost peripheral region 29 of the diffuser 21 are set to θ1 and θ2, the sum of these angular ranges θ1 and θ2 ranges from 90 degrees to 200 degrees.
Das Öffnungsende 32 jede der ersten Gasdüsen 22 ist mit zwei Seitenwandbereichen 34 versehen, die sich parallel vom im Umfang gegenüberliegenden Seiten des Kontaktbereichs 33 in Richtung auf den ersten Außenzylinder 22 erstrecken. Das Öffnungsende 32 ist mit einem Außenwandbereich 34a versehen, der Enden der parallelen Seitenwandbereiche 34, die angrenzend an den ersten Außenzylinder 20 sind, verbindet. Der Außenwandbereich 34a ist in einer Abschnittskreisbogenform gebildet, in der er in Richtung auf den ersten Außenzylinder 20 vorsteht, um sich entlang der Innenfläche des ersten Außenylinders 20 zu erstrecken.The opening end 32 each of the first gas nozzles 22 is with two sidewall areas 34 provided parallel to the circumferentially opposite sides of the contact area 33 towards the first outer cylinder 22 extend. The opening end 32 is with an exterior wall area 34a provided, the ends of the parallel side wall portions 34 , which is adjacent to the first outer cylinder 20 are, connects. The outer wall area 34a is formed in a sectional arc shape in which it is directed toward the first outer cylinder 20 protrudes to extend along the inner surface of the first outer cylinder 20 to extend.
Die zweiten Gasdüsen 23 fördern das kalorienreiche Gas an den radialen Außenbereich des Diffusors 21 in der ersten Richtung. Der Brenner 10 in diesem Ausführungsbeispiel ist mit einer Anzahl von zweiten Gasdüsen 23 versehen, insbesondere mit zwei zweiten Gasdüsen 23. Die zweiten Gasdüsen 23 sind angrenzend an die ersten Gasdüsen 22 in der Umfangsrichtung des ersten Außenzylinders 20 angeordnet. Des Weiteren sind die beiden zweiten Gasdüsen 23 über die Achse O in symmetrischen Positionen angeordnet.The second gas nozzles 23 promote the high-calorie gas to the radial outer area of the diffuser 21 in the first direction. The burner 10 in this embodiment, with a number of second gas nozzles 23 provided, in particular with two second gas nozzles 23 , The second gas nozzles 23 are adjacent to the first gas nozzles 22 in the circumferential direction of the first outer cylinder 20 arranged. Furthermore, the two second gas nozzles 23 arranged on the axis O in symmetrical positions.
Die Öffnungsenden 35 der zweiten Gasdüsen 23 in der ersten Richtung sind stromauf von dem äußersten Umfangsbereich 29 des Diffusosr 21 in der ersten Richtung angeordnet. D. h., gesehen von der Seite des Innenraums K sind die Öffnungsenden 35 der zweiten Gasdüsen 23 hinter dem Diffusor 21 angeordnet. Ein Abstand d zwischen dem äußersten Umfangsbereich 29 des Diffusors 21 und dem Öffnungsende 35 jeder der zweiten Gasdüsen 23 in der Richtung der Achse O kann auf 0 bis 30 mm eingestellt sein. Auch ist der Abstand d vorzugsweise auf 0 mm eingestellt.The opening ends 35 the second gas nozzles 23 in the first direction are upstream of the outermost peripheral region 29 of the diffusor 21 arranged in the first direction. That is, as seen from the side of the inner space K, the opening ends are 35 the second gas nozzles 23 behind the diffuser 21 arranged. A distance d between the outermost peripheral region 29 of the diffuser 21 and the opening end 35 each of the second gas nozzles 23 in the direction of the axis O can be set to 0 to 30 mm. Also, the distance d is preferably set to 0 mm.
Das Öffnungsende 35 jeder der zweiten Gasdüsen 23 ist mit einem Flammenhaltekissen 36 versehen. Wenn das kalorienreiche Gas, das von den zweiten Gasdüsen 23 geliefert wird, gezündet wird, funktioniert das Flammenhaltekissen 36 zum Halten von Flammen des kalorienreichen Gases. Insbesondere hat jedes der Flammenhaltekissen 36 eine Ebene 37, die sich in einer Richtung rechtwinklig zu der ersten Richtung erstreckt, um das Öffnungsende 35 in der ersten Richtung zu blockieren. Das Flammenhaltekissen 36 hat einer Anzahl von Durchgangslöchern 38, von denen jedes einen kleineren Querschnitt als der Strömungskanal der zweiten Gasdüsen 23 an dem Öffnungsende 35 hat. Diese Durchgangslöcher 38 kommunizieren zwischen dem Innenraum der zweiten Gasdüsen 23 und dem radialen Außenbereich des äußersten Umfangsbereichs 29 des Diffusors 21. Wenn das kalorienreiche Gas, das durch die zweiten Gasdüsen 23 strömt, durch diese Durchgangslöcher 38 geht, um aus der zweiten Gasdüsen 23 zu gelangen, wird ein kleiner Wirbel (nicht dargestellt) um die Durchgangslöcher 38 herum ausgebildet. Eine versehentliche Fehlzündung der Flammen des kalorienreichen Gases wird durch diesen kleinen Wirbel reduziert.The opening end 35 each of the second gas nozzles 23 is with a flame-holding pillow 36 Mistake. If the high-calorie gas, that of the second gas nozzles 23 is ignited, the flame holding cushion works 36 to hold flames of high calorie gas. In particular, each of the flame holding pads has 36 a level 37 which extends in a direction perpendicular to the first direction, around the opening end 35 to block in the first direction. The flame holding pillow 36 has a number of through holes 38 each of which has a smaller cross section than the flow channel of the second gas nozzles 23 at the opening end 35 Has. These through holes 38 communicate between the interior of the second gas nozzles 23 and the radially outer portion of the outermost peripheral portion 29 of the diffuser 21 , When the high-calorie gas passes through the second gas nozzles 23 flows through these through holes 38 is going to get out of the second gas nozzles 23 to enter, a small vortex (not shown) around the through holes 38 trained around. An accidental misfire of the high-calorie gas flames is reduced by this small vortex.
Hier können die Flammenhaltekissen 36 in diesem Ausführungsbeispiel effizient die Flammen halten, wenn die Breiten w, die von den zweiten Gasdüsen 23 in Richtung auf den Diffusor 21 gerichtet sind, auf 5 bis 20 mm eingestellt sind, um die Flammen der zweiten Gasdüsen 23 zu halten. Des Weiteren ist mehrvorzugsweise jede der Breiten w auf 10 mm eingestellt. Das bedeutet, dass die Primärluft manchmal zwischen den Flammenhaltekissen 36 und den Diffusor 21 strömt.Here are the flame holding cushions 36 in this embodiment efficiently hold the flames when the widths w, that of the second gas nozzles 23 towards the diffuser 21 are adjusted to 5 to 20 mm, to the flames of the second gas nozzles 23 to keep. Furthermore, more preferably, each of the widths w is set to 10 mm. This means that the primary air is sometimes between the flame holding pads 36 and the diffuser 21 flows.
Die Zündfackeln 24 bilden eine Quelle, die zumindest eines der vorgenannten kalorienreichen und -armen Gase zündet. Der vorgenannte Zündfackelbrennstoff wird den Zündfackeln 24 zugeführt. Die Zündfackeln sind zwischen den ersten Gasdüsen 22 und den zweiten Gasdüsen 23 innerhalb des ersten Außenzylinders 20 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Beispiel gegeben, in dem zwei Zündfackeln 24 vorgesehen sind, aber eine Zündfackel 24 kann vorgesehen sein.The ignition torches 24 Form a source that ignites at least one of the aforementioned calorie-rich and -low gases. The aforementioned Zündfackelbrennstoff becomes the Zündfackeln 24 fed. The ignition torches are between the first gas nozzles 22 and the second gas nozzles 23 inside the first outer cylinder 20 arranged. In this embodiment, an example is given in which two ignition torches 24 are provided, but a Zündfackel 24 can be provided.
Der zweite Außenzylinder 24 bildet einen Strömungskanal, durch den Sekundärluft zwischen dem ersten Außenzylinder 20 und dem zweiten Außenzylinder 25 strömen kann. Der zweite Außenzylinder 25 ist zur Abdeckung der Außenseite des ersten Außenzylinders 20 in einem vorgegebenen Intervall angeordnet. Der zweite Außenzylinder 25 überlappt mit dem ersten Außenzylinder 20 an der Achse O und ist in einer zylindrischen Form mit einem größeren Außendurchmesser als der erste Außenzylinder 20 ausgebildet. D. h., der Strömungskanal durch den die Sekundärluft strömt, ist so ausgebildet, dass seine radiale Abmessung über den ganzen Umfang des ersten Außenzylinders 20 die gleiche ist.The second outer cylinder 24 forms a flow channel, through the secondary air between the first outer cylinder 20 and the second outer cylinder 25 can flow. The second outer cylinder 25 is to cover the outside of the first outer cylinder 20 arranged at a predetermined interval. The second outer cylinder 25 overlaps with the first outer cylinder 20 on the axis O and is in a cylindrical shape with a larger outer diameter than the first outer cylinder 20 educated. D. h., The flow passage through which the secondary air flows, is formed so that its radial dimension over the entire circumference of the first outer cylinder 20 the same is.
Eine Anzahl von Drallvorrichtungen 39 sind zwischen dem ersten Außenzylinder 20 und dem zweiten Außenzylinder 25 angeordnet. Diese Drallvorrichtungen sind in vorgegebenen regulären Intervallen in einer Umfangsrichtung angeordnet. Die Drallvorrichtungen 39 funktionieren als Ablenkungsplatten, die die Sekundärluft um die Achse O verwirbeln. Das bedeutet, ein Fluss der Sekundärluft, die von den AbStrömungskanal zwischen dem ersten Außenzylinder 20 und dem zweiten Außenzylinder 25 in den Innenraum K strömt, wird zu einem Wirbelfluss mit zylindrische Form und Spiralform. Aufgrund dieses Wirbelflusses der Sekundärluft erhält ein Bereich angrenzend an die Öffnung 27 an seiner radialen inneren Seite einen negativen Druck. Aufgrund dieses negativen Drucks wird, wenn die Sekundärluft von der Öffnung 27 in Richtung der Achse O getrennt wird, ihr Durchmesser graduell reduziert. Da die Primärluft, das kalorienarme Gas und das kalorienreiche Gas, die zur Innenseite der Sekundärluft ausströmen, in Richtung auf die Achse O gesammelt werden, kann das versehentliche Fehlzünden der Flammen weiter reduziert werden. Hier wird der Blattwinkel zur Verwirbelung der Sekundärluft auf 0 bis 45 Grad eingestellt, und damit können die Drallvorrichtungen 29 in diesem Ausführungsbeispiel effektiv das ungewollte Fehlzünden der Flammen reduzieren. Des Weiteren ist der Blattwinkel weiter vorzuziehen auf 30 Grad eingestellt.A number of twisting devices 39 are between the first outer cylinder 20 and the second outer cylinder 25 arranged. These swirl devices are arranged at predetermined regular intervals in a circumferential direction. The twisting devices 39 work as deflection plates that swirl the secondary air around the axis O. This means a flow of secondary air coming from the exhaust flow channel between the first outer cylinder 20 and the second outer cylinder 25 flows into the interior K, becomes a vortex flow with a cylindrical shape and spiral shape. Due to this eddy flow of the secondary air, an area adjacent to the opening is obtained 27 at its radial inner side a negative pressure. Due to this negative pressure, when the secondary air from the opening 27 is separated in the direction of the axis O, gradually reduced its diameter. Since the primary air, the low-calorie gas and the high-calorie gas that flow out to the inside of the secondary air are collected toward the axis O, the accidental misfire of the flames can be further reduced. Here, the blade angle for swirling the secondary air is set to 0 to 45 degrees, and thus the swirl devices 29 effectively reduce the unwanted misfire of the flames in this embodiment. Furthermore, the blade angle is more preferably set to 30 degrees.
5 ist eine Perspektivdarstellung zur Erläuterung eines Zustandes, bei dem ein Temperaturabfall-Reduktionsteil 40 an den ersten Gasdüsen 22 montiert ist. 5 FIG. 15 is a perspective view for explaining a state in which a temperature decrease reducing part. FIG 40 at the first gas nozzles 22 is mounted.
Wie in 5 dargestellt ist, ist der Brenner 10 mit dem Temperaturabfall-Reduktionsteil 40 versehen, der einen Abfall der Temperatur der ersten Gasdüse 22 vermindert. Dieser Temperaturabfall-Reduktionsteil 40 deckt zumindest einen Teil einer äußeren Umfangsfläche 41 der ersten Gasdüse 22 ab. Der Temperaturabfall-Reduktionsteil 40 ist mit zumindest einem einer Heizung, der die erste Gasdüse 22 heizen kann, und einem Isolator, der die erste Gasdüse 22 isolieren kann, versehen. Auf diese Weise ist es möglich, einen Abfall auf eine Temperatur, die gleich oder kleiner ist als eine Kondensationstemperatur von Teer oder dergleichen, der in dem kalorienarmen Hochtemperaturgas enthalten ist, das von dem Pyrolysator 4 geliefert wird, und die resultierende Kondensation zu vermindern.As in 5 is shown is the burner 10 with the temperature drop reduction part 40 provided that a drop in the temperature of the first gas nozzle 22 reduced. This temperature decrease reduction part 40 covers at least a part of an outer peripheral surface 41 the first gas nozzle 22 from. The temperature decrease reduction part 40 is with at least one of a heater, which is the first gas nozzle 22 can heat, and an insulator, the first gas nozzle 22 can insulate provided. In this way, it is possible to decrease to a temperature equal to or lower than a condensation temperature of tar or the like contained in the low-calorie high-temperature gas discharged from the pyrolyzer 4 is delivered, and to reduce the resulting condensation.
Der Brenner 10 in diesem Ausführungsbeispiel hat den vorgenannten Aufbau. The burner 10 in this embodiment has the aforementioned structure.
6 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Primärluftverhältnisse, bei denen eine stabile Verbrennung, d. h. eine stabilisierte Zündung und stabilisierte Flammenhaltung, möglich ist, mit Bezug auf einer Eingabewärmerate (%) der zweiten Gasdüsen 23. Hier ist das Primärluftverhältnis definiert als ein theoretisches Luftmengenverhältnis zwischen einer gesamten Flussrate der Primärluft und einer gesamten Flussrate des kalorienreichen Gases. Auch die Eingabewärmerate der zweiten Gasdüse 23 ist ein Wert, der anzeigt, wie viel von dem kalorienreichen Gas in einer gesamten Flussrate der kalorienarmen und -reichen Gase enthalten ist und ist definiert als „die Eingabewärme des kalorienreichen Gases/(die Eingabewärme des kalorienarmen Gases + die Eingabewärme des kalorienreichen Gases) × 100 (Prozent).” 6 Fig. 12 is a diagram for explaining the primary air conditions in which stable combustion, ie, stabilized ignition and stabilized flame holding, is possible with respect to an input warning rate (%) of the second gas nozzles 23 , Here, the primary air ratio is defined as a theoretical air amount ratio between a total flow rate of the primary air and a total flow rate of the high-calorie gas. Also the input rate of the second gas nozzle 23 is a value indicating how much of the high-calorie gas is contained in a total flow rate of the low-calorie and high-enough gases and is defined as "the high-calorie gas input heat / (the low-calorie gas input heat + the high-calorie gas input heat) × 100 percent)."
Der Brenner 10 ist entsprechend der Eingabewärmerate für die zweite Gasdüse 23 eingestellt, um das Primärluftverhältnis größer als eine untere Grenze zu haben, die in 6 durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist. In 6 bezeichnet „o” das Primärluftverhältnis, bei dem die stabile Verbrennung (einschließlich der stabilen Zündung und der stabilen Flammenhaltung) durch einen Versuch verifiziert wurde, über der Eingabewärmerate der zweiten Gasdüse 23. Des Weiteren bezeichnet in der 6 „x” das Primärluftverhältnis, bei dem durch einen Versuch eine instabile Verbrennung verifiziert wurde, über der Eingabewärmerate der zweiten Gasdüse 23.The burner 10 is according to the input warning rate for the second gas nozzle 23 set to have the primary air ratio greater than a lower limit, which in 6 is shown by a solid line. In 6 "o" indicates the primary air ratio at which the stable combustion (including the stable ignition and the stable flame retention) has been verified by a trial above the input second rate of the second gas nozzle 23 , Further referred to in the 6 "X" is the primary air ratio at which unstable combustion has been verified by a trial above the input rate of the second gas nozzle 23 ,
Wie in 6 dargestellt ist erhöht sich eine Anstiegsrate der unteren Grenze des Primärluftverhältnisses drastisch, wenn die Eingabewärmerate der zweiten Gasdüse 23 abnimmt, und es ist schwierig, eine Flussrateneinstellung sowie eine stabile Verbrennung der Primärluft auszuführen. Aus diesem Grund wird die Flussrate des kalorienreichen Gases vorzugsweise so eingestellt, dass die Eingabewärmerate größer als 10% ist. Vom Gesichtspunkt der Energieeinsparung wird jedoch die Flussrate des kalorienreichen Gases so klein wie möglich eingestellt.As in 6 As shown, when the input warning rate of the second gas nozzle increases, a rise rate of the lower limit of the primary air ratio drastically increases 23 decreases, and it is difficult to perform a flow rate adjustment and a stable combustion of the primary air. For this reason, the flow rate of the high-calorie gas is preferably set so that the input warning rate is larger than 10%. However, from the viewpoint of energy saving, the flow rate of the high calorie gas is set as small as possible.
7 ist eine Darstellung zur Erläuterung der gemischten Primärluft-Sauerstoffkonzentrationen (Vol%), bei denen stabile Verbrennung, d. h. stabile Zündung und stabilisierte Flammenhaltung, mit Bezug auf einen Primärluftverhältnis möglich sind. Hier ist die gemischte Primärluft-Sauerstoffkonzentration ein Wert, der anzeigt, wie viel Sauerstoff in der Primärluft in einer gesamten Flussrate der Primärluft und einem Inertgas (beispielsweise Stickstoff) enthalten ist und ist definiert als „Flussrate des Sauerstoffs in der Primärluft/(die Flussrate der Primärluft + die Flussrate des Inertgases) × 100 7 Fig. 12 is a diagram for explaining the mixed primary air-oxygen concentrations (Vol%) at which stable combustion, ie, stable ignition and stabilized flame holding, with respect to a primary air ratio are possible. Here, the mixed primary air-oxygen concentration is a value indicating how much oxygen is contained in the primary air in a total flow rate of the primary air and an inert gas (for example, nitrogen) and is defined as "flow rate of the oxygen in the primary air / (the flow rate of the primary air Primary air + the flow rate of the inert gas) × 100
Wenn das Inertgas verwendet wird, um den Pyrolysator 4 zu reinigen, fließt das Inertgas aus den ersten Gasdüsen 22. In diesem Fall ist der Brenner 10 eingestellt, um eine gemischte Primärluft-Sauerstoffkonzentration aufzuweisen, die größer ist als eine untere Grenze, die durch eine durchgezogene Linie der 7 entsprechend einem Primärluftverhältnis angezeigt ist, und dadurch ist eine stabile Verbrennung, d. h. eine stabile Zündung und eine stabile Flammenhaltung, möglich. In 7 bezeichnet „o” die gemischte Primärluft-Sauerstoffkonzentration, bei der die stabile Verbrennung (einschließlich der stabilen Zündung und der stabilen Flammenhaltung) durch eine Versuch verifiziert wurde, über dem Primärluftverhältnis. Des Weiteren bezeichnet in 4 „x” die gemischte Primärluft-Sauerstoffkonzentration, bei der eine instabile Verbrennung durch einen Versuch verifiziert wurde, über dem Primärluftverhältnis.When the inert gas is used to the pyrolyser 4 To clean, the inert gas flows out of the first gas nozzles 22 , In this case, the burner 10 set to have a mixed primary air-oxygen concentration that is greater than a lower limit indicated by a solid line of 7 is indicated in accordance with a primary air ratio, and thereby stable combustion, ie, stable ignition and stable flame holding is possible. In 7 "o" indicates the mixed primary air-oxygen concentration at which the stable combustion (including the stable ignition and the stable flame holding) has been verified by an experiment, above the primary air ratio. Furthermore referred to in 4 "X" is the mixed primary air-oxygen concentration at which unstable combustion was verified by a test above the primary air ratio.
Wie in 7 dargestellt ist, ist die untere Grenze der gemischten Primärluft-Sauerstoffkonzentration am geringsten, wenn das PrimälLuftverhältnis etwa „2” beträgt. Wenn das Primärluft-Verhältnis von einem Wert ansteigt, bei dem die gemischte Primärluft-Sauerstoffkonzentration am geringsten ist, steigt die Untergrenze der gemischten Primärluft-Sauerstoffkonzentration langsam an. Wenn andererseits das Primär luftverhältnis von dem Wert, bei dem die gemischte Primärluft-Sauerstoffkonzentration am geringsten ist, abnimmt, steigt die Untergrenze der gemischten Primärluft-Sauerstoffkonzentration drastisch an. Aus diesem Grund ist die Flussrate der Primärluft vorzugsweise so eingestellt, dass das Primärluft Verhältnis größer als „1” ist.As in 7 is shown, the lower limit of the mixed primary air-oxygen concentration is lowest when the primary air ratio is about "2". When the primary air ratio increases from a value at which the mixed primary air-oxygen concentration is lowest, the lower limit of the mixed primary air-oxygen concentration slowly increases. On the other hand, when the primary air ratio decreases from the value at which the mixed primary air-oxygen concentration is lowest, the lower limit of the mixed primary air-oxygen concentration drastically increases. For this reason, the flow rate of the primary air is preferably set so that the primary air ratio is greater than "1".
Die Einstellung des Primärluftverhältnisses und die Einstellung der gemischten Primärluft-Sauerstoffkonzentration kann so gestaltet sein, dass sie automatisch durch Ausführung eines vorgespeicherten Programms auf einem Computer erfolgt.The setting of the primary air ratio and the setting of the mixed primary air-oxygen concentration may be made to be automatic by executing a pre-stored program on a computer.
Wenn das Primärluft Verhältnis und die gemischte Primärluft-Sauerstoffkonzentration automatisch eingestellt werden, sind beispielsweise Betätigungsglieder (nicht dargestellt), die individuell die Flussregelventile 13a bis 13c betreiben, und Flussmesser (nicht dargestellt), die die Flussrate des kalorienreichen Gases, die Flussrate des kalorienarmen Gases und die Flussrate der Primärluft messen, vorgesehen. Der Computer berechnet die Eingangswärmerate für die zweite Gasdüse 23 auf Grundlage eines Meßergebnisses jedes der Flussmesser und findet das Primärluftverhältnis und die gemischte Primärluft-Sauerstoffkonzentration, bei der die stabile Verbrennung erhalten wird, mit Bezug auf die Darstellung. Ferner steuert der Computer die Flussrate der Primärluft, um das gefundene Primärluftverhältnis zu haben. Hier ist die Einstellung des Primärluftverhältnisses nicht auf seine automatische Steuerung begrenzt. Statt des Steuerprozesses basierend auf dem Computer können beispielsweise die Ergebnisse der Flussmesser und der Darstellungen, die in den 6 und 7 gezeigt sind, durch eine Anzeigevorrichtung angezeigt werden, und dadurch kann ein Arbeiter die Steuerung der Flussraten angemessen durchführen.For example, when the primary air ratio and the mixed primary air-oxygen concentration are automatically adjusted, actuators (not shown) that individually are the flow control valves 13a to 13c and flow meters (not shown) that measure the flow rate of the high calorie gas, the flow rate of the low calorie gas, and the flow rate of the primary air. The computer calculates the input heat rate for the second gas nozzle 23 based on a measurement result of each of the flowmeters, and finds the primary air ratio and the mixed primary air-oxygen concentration at which the stable combustion is obtained with reference to the diagram. Further, the computer controls the flow rate of the primary air to have the found primary air ratio. Here, the setting of the primary air ratio is not limited to its automatic control. Instead of the control process based on the For example, computers can see the results of the flowmeters and the graphs in the 6 and 7 are displayed by a display device, and thereby a worker can appropriately perform the control of the flow rates.
Bei dem Brenner 10 des obigen Ausführungsbeispiels wird, wie in 4 dargestellt ist, die Primärluft, die außerhalb des Diffusors 21 in der ersten Richtung strömt, zur Bildung eines Wirbels an der inneren Umfangsflächenseite des Diffusors 21 angesaugt. Des Weiteren wird das kalorienreiche Gas, das von den zweiten Gasdüsen 23 zugeführt wird, in diesen Wirbel gesaugt, und dadurch kann ein kleiner Feuerball durch den Diffusor 21 erzeugt werden. Aus diesem Grunde ist es möglich, die Vermischung der Primärluft und des kalorienreichen Gases sicherzustellen, um einen Einfluss des Inertgases, das von den ersten Gasdüsen 22 zugeführt wird, zu vermindern. Wenn das kalorienarme Gas von den ersten Gasdüsen 22 zugeführt wird ist es auch möglich, das kalorienarme Gas zu dem Diffusor 21 zu saugen und das kalorienarme Gas zuverlässig zu verbrennen.At the burner 10 of the above embodiment becomes, as in 4 is shown, the primary air outside the diffuser 21 flows in the first direction, to form a vortex on the inner peripheral surface side of the diffuser 21 sucked. Furthermore, the high-calorie gas that comes from the second gas nozzles 23 is fed, sucked into this vortex, and this can cause a small fireball through the diffuser 21 be generated. For this reason, it is possible to ensure the mixing of the primary air and the high-calorie gas to an influence of the inert gas, that of the first gas nozzles 22 is fed, to reduce. When the low-calorie gas from the first gas nozzles 22 it is also possible, the low-calorie gas to the diffuser 21 to suck and reliably burn the low-calorie gas.
Als Ergebnis kann die versehentliche Fehlzündung der Flamme des kalorienreichen Gases durch das Inertgas, das von der Düse für das kalorienarme Gas abgegeben wird, reduziert werden, wenn die Düse für das kalorienreiche Gas in der Nähe der Düse für das kalorienarme Gas angeordnet ist.As a result, the accidental misfire of the high-calorie gas flame by the inert gas discharged from the low-calorie gas nozzle can be reduced when the high-calorie gas nozzle is located near the low-calorie gas nozzle.
Da ferner die Öffnungsenden 32 der ersten Gasdüse 22 die Kontaktbereiche 33 aufweisen, kann auch das kalorienarme Gas, das von den ersten Gasdüsen 22 zugeführt wird, über die Kontaktbereiche 33 glatt zu dem Diffusor 21 gesaugt werden.Further, since the opening ends 32 the first gas nozzle 22 the contact areas 33 Also, the low-calorie gas that comes from the first gas nozzles can 22 is supplied via the contact areas 33 smooth to the diffuser 21 be sucked.
Da die Summe der Umfangswinkelbereiche, innerhalb derer die Kontaktbereiche 33 in Kontakt mit dem Diffusor 21 kommen, auf 90 bis 200 Grad eingestellt ist, kann ferner ein Bereich, innerhalb dessen das kalorienarme Gas in den Diffusor 21 gezogen wird, auf einen optimalen Bereich für die Verbrennung des kalorienarmen Gases eingestellt werden.Because the sum of the circumferential angular ranges within which the contact areas 33 in contact with the diffuser 21 Further, set at 90 to 200 degrees, may further include an area within which the low-calorie gas enters the diffuser 21 is set to be set to an optimal range for the combustion of the low-calorie gas.
Wenn andererseits die Summe der Umfangswinkelbereiche, innerhalb der die Kontaktbereiche 33 in Kontakt mit dem Diffusor kommen, unterhalb 90 Grad fällt, besteht eine Möglichkeit, dass das kalorienarme Gas nicht angemessen in den Diffusor 21 geleitet wird und einer stabilen Verbrennung ausgesetzt wird. Auch wenn die Summe der Umfangswinkelbereiche, innerhalb derer die Kontaktbereiche 33 in Kontakt mit dem Diffusor kommen, unter 200 Grad fällt, besteht die Möglichkeit dass der Bereich, innerhalb dessen das kalorienarme Gas in den Diffusor 21 gezogen wird, übermäßig vergrößert wird, und das kalorienarme Gas und die Primärluft werden daran gehindert, in den Diffusor 21 gesaugt zu werden.On the other hand, if the sum of the circumferential angular ranges within which the contact areas 33 come into contact with the diffuser, falling below 90 degrees, there is a possibility that the low-calorie gas is not adequate in the diffuser 21 is passed and exposed to a stable combustion. Even if the sum of the circumferential angular ranges within which the contact areas 33 coming into contact with the diffuser, falling below 200 degrees, there is a possibility that the area within which the low-calorie gas enters the diffuser 21 is drawn, excessively enlarged, and the low-calorie gas and the primary air are prevented from entering the diffuser 21 to be sucked.
Wenn ferner die Öffnungsenden 35 der zweiten Gasdüsen 23 in der ersten Richtung stromauf des äußersten Umfangsbereichs 29 des Diffusors in der Richtung der Achse O angeordnet sind, strömt das Inertgas nicht in Richtung auf die Öffnungsenden 35 der zweiten Gasdüsen 23, die stromauf der Öffnungsenden 32 der ersten Gasdüsen 22 angeordnet sind, selbst wenn das Inertgas von den ersten Gasdüsen 22 abgegeben wird. Aus diesem Grund kann eine versehentliche Fehlzündung der Flammen der zweiten Gasdüsen 23 durch das Inertgas reduziert werden.Further, when the opening ends 35 the second gas nozzles 23 in the first direction upstream of the outermost peripheral region 29 of the diffuser are arranged in the direction of the axis O, the inert gas does not flow toward the opening ends 35 the second gas nozzles 23 that are upstream of the opening ends 32 the first gas nozzles 22 are arranged, even if the inert gas from the first gas nozzles 22 is delivered. For this reason, an accidental misfire of the flames of the second gas nozzles 23 be reduced by the inert gas.
Da die Flammenhaltekissen 36 vorgesehen ist, kann der Wirbel, der durch das kalorienreiche Gas verursacht wird, auch um die Öffnungsenden 35 der zweiten Gasdüsen 23 gebildet werden. Aus diesem Grund werden durch Zündung des Wirbels die Flammen, die bei den zweiten Gasdüsen 23 erzeugt werden, gehalten, und die unbeabsichtigte Fehlzündung der Flammen innerhalb des Diffusors 21 kann weiter reduziert werden.As the flame-holding cushions 36 is provided, the vortex, which is caused by the high-calorie gas, also around the opening ends 35 the second gas nozzles 23 be formed. For this reason, by igniting the vortex, the flames, at the second gas nozzles 23 be generated, and the unintentional misfire of the flames within the diffuser 21 can be further reduced.
Da ferner der zweite Außenzylinder 25 vorgesehen ist, kann ein stromab liegender Raum des ersten Außenzylinders 20 von der Außenseite durch die Sekundärluft umgeben sein. Aus diesem Grund können die Primärluft, das kalorienarme Gas und das kalorienreiche Gas zuverlässiger mit größerer Menge in den Diffusor eingebracht werden.Furthermore, since the second outer cylinder 25 is provided, a downstream space of the first outer cylinder 20 be surrounded by the outside by the secondary air. For this reason, the primary air, the low-calorie gas and the high-calorie gas can be more reliably introduced into the diffuser with a larger amount.
Da ferner die Drallvorrichtungen 39 vorgesehen sind, hat der Raum innerhalb der Sekundärluft den negativen Druck aufgrund der Verwirbelung der Sekundärluft, und somit können die Primärluft, das kalorienarme Gas und das kalorienreiche Gas effektiv in den Diffusor 21 eingebracht werden.Furthermore, since the swirl devices 39 are provided, the space within the secondary air has the negative pressure due to the turbulence of the secondary air, and thus the primary air, the low-calorie gas and the high-calorie gas can effectively into the diffuser 21 be introduced.
Da bei der Kohleveredelungsanlage 1 in dem oben stehenden Ausführungsbeispiel die unbeabsichtigte Fehlzündung der Flammen des Brenners 10 reduziert werden kann, kann die Pyrolysebehandlung auch stabil in dem Kohleveredelungsprozess durchgeführt werden.As for the coal refining plant 1 in the above embodiment, the unintentional misfire of the burner's flames 10 can be reduced, the pyrolysis treatment can also be carried out stably in the coal upgrading process.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehende Ausführungsbeispiel beschränkt und umfasst verschiedene Verbesserungen des vorstehenden Ausführungsbeispiels, ohne von dem Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. D. h., die spezifischen Formen und Aufbauten, die in dem Ausführungsbeispiel angegeben sind, sind lediglich Beispiele und können angemessen verbessert werden.The present invention is not limited to the above embodiment and includes various improvements of the above embodiment without departing from the spirit and scope of the present invention. That is, the specific shapes and configurations given in the embodiment are merely examples and can be appropriately improved.
Beispielsweise ist in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel das Beispiel beschrieben, bei dem die zwei ersten Gasdüsen 22, die beiden zweiten Gasdüsen 23 und die beiden Zündfackeln 24 vorgesehen sind. Die Anzahl der ersten Gasdüsen 22, die Anzahl der zweiten Gasdüsen 23 und die Anzahl der Zündfackeln können eins oder mehr betragen.For example, in the above-described embodiment, the example in which the two first gas nozzles are described 22 , the two second gas nozzles 23 and the two ignition torches 24 are provided. The number of first gas nozzles 22 , the number of second gas nozzles 23 and the number of ignition torches may be one or more.
Des Weiteren wurde das Beispiel, in dem der Innenraum des Diffusors 21 des vorstehenden Ausführungsbeispiels in der konischen Form gebildet ist, beschrieben. Jedoch können eine Montage-Durchgangsloch, das durch den Diffusor in der Richtung der Achse O passiert und ein Schlitz, der sich in einer Radialrichtung erstreckt, gesehen von der Seite des Raums K, in dem Diffusor 21 vorgesehen sein, um Brüche aufgrund thermischer Deformation zu verhindern.Furthermore, the example in which the interior of the diffuser 21 of the above embodiment is formed in the conical shape described. However, a mounting through-hole passing through the diffuser in the axis O direction and a slit extending in a radial direction as viewed from the side of the space K in the diffuser may be used 21 be provided to prevent fractures due to thermal deformation.
Des Weiteren wurde in den umstehenden Ausführungsbeispielen der Brenner 10, der für den Verbrennungsofen 5 der Kohleveredelungsanlage 1 vorgesehen ist, als Beispiel beschrieben, aber er kann für andere Verbrennungsöfen als die Kohleveredelungsanlage 1 angewendet werden.Furthermore, in the present embodiments, the burner has been used 10 that for the incinerator 5 the coal refining plant 1 is provided, described as an example, but he can for other incinerators than the coal refining plant 1 be applied.
[Industrielle Anwendbarkeit][Industrial Applicability]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Brenner, bei dem die Düse für das kalorienreiche Gas in der Nähe der Düse für das kalorienarme Gas angeordnet ist, und die Kohleveredelungsanlage, die mit diesem Brenner ausgestattet ist. Bei dem Brenner und der Kohleveredelungsanlage der vorliegenden Erfindung kann die versehentliche Fehlzündung von Flammen des kalorienreichen Gases durch das Inertgas, das von der Düse für das kalorienarme Gas abgegeben wird, reduziert werden.The present invention relates to a burner in which the high-calorie gas nozzle is located in the vicinity of the low-calorie gas nozzle, and the coal upgrading equipment equipped with this burner. In the burner and coal upgrading apparatus of the present invention, the accidental misfire of high-calorie gas flames by the inert gas discharged from the low-calorie gas nozzle can be reduced.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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KohleveredelungsanlageCoal processing plant
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22
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Zerkleinerershredder
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33
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Trocknerdryer
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44
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Pyrolysatorpyrolyzer
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4a4a
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Ummantelungjacket
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55
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Verbrennungsofenincinerator
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66
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Löscherextinguisher
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77
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Fertigerpavers
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88th
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Knetercompounder
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99
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BrikettierungsvorrichtungBrikettierungsvorrichtung
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1010
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Brennerburner
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10a10a
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EndeThe End
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1111
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Behältercontainer
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11a11a
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Rohrständerpipestand
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11b11b
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Innenflächepalm
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12a bis 12d12a to 12d
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Rohrpipe
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13a bis 13d13a to 13d
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FlussregelventilFlow control valve
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2020
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erster Außenzylinderfirst outer cylinder
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2121
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Diffusordiffuser
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2222
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erste Gasdüsefirst gas nozzle
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2323
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zweite Gasdüsesecond gas nozzle
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2424
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Zündfackelignition torch
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2525
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zweiter Außenzylindersecond outer cylinder
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2626
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Strömungskanalflow channel
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2727
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Öffnungopening
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2828
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innere Umfangsflächeinner peripheral surface
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2929
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äußerer Umfangsbereichouter peripheral area
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3030
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EndeThe End
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3131
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Öffnungopening
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3232
-
Öffnungsendeopening end
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3333
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Kontaktbereichecontact areas
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3434
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Wandteilwall part
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34a34a
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äußerer Seitenwandteilouter side wall part
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3535
-
Öffnungsendeopening end
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3636
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FlammenhaltekissenFlame holding pillows
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3737
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Ebenelevel
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3838
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Durchgangsloch,Through hole
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3939
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Drallvorrichtungtwister
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4040
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Temperaturabfall-ReduktionsteilTemperature waste reduction part
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4141
-
äußere Umfangsflächeouter peripheral surface
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BB
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Gebläsefan
-
Brbr
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Brikettbriquette
-
CsCs
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Abgasreinigungssystememission Control system
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FF
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Luftvolumen-EinstellventilatorAir volume Einstellventilator
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KK
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Raumroom
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LL
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Rohkohleraw coal
