DE1501977A1 - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Verbrennungsprodukten regelbarer Temperatur und Zusammensetzung - Google Patents

Description

• Verfahren und V±Xrichtung zur Herstellung von Verbrennunrtqprodukten regelbarex Temperatur und Zusammensetzung. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung . von Verbrennungsprodukten regelbarer Temperatur und Zusammensetzuag, insbesondere für Brennese und flüssige Brennstoffe von höherem Heizwertt sowie eine litwriehtung zur Durchführung; des Verfahrens. In zahlreichen Gebieten der Industrie - so z.B. bei Unterung von Pulvermetellen, bei cheramischen Brennöfeng Ziegelbrennöfen ist es im Interesse einer vorschriftsmässigen Technologie unvermeidlich, Brennprodukte regelbarer Temperatur-und Zusammensetzung zu verwenden. Im Falle der Verbrennung von gasförmigen oder flüssigen Brenn-Stoffen hoher Brennwerte ist eine verbältn#smässig niedrige Rauchgastemperatur nur schwer zu sichern. Aus'diesem Grund sind im allgemeinen die Erzeinterwerke in der Nachbarschaft von Hüttenwerken angelegt, um die nötige verhältnismässig niedrige Sinterteraperatur - 1200 0 0 - durch Verbrennung vor-, Hüttengasen von niedrigem Kalorienwert zu erreichen. Wenn diese Möglichkeit nicht zur Verfügung steht, so müssen teuere und geräumige Einrichtungen - wie Gasgeneratoren zur Herstellung des Rauchgases von niedrigerem Kalorienwert errichtet werden. Es sind ferner Einrichtungen bekannt, in welchen das auf einen niedr* eren Heizwert Erdgas von hohem Kalorienwer a gebaut wird. Auch dieser Abbau ist aber nur mit komplizierten und,kostspieligen Gasabbaueinrichtungen zu verwirklichen. Zur Sinterung von Pulvermetallen wird im allgemeinen das bekannte Verfahren der Dwight-Lloyd-Bahne verwendet. Das Wesen dieses Verfahrens liegt daring dass eine Zuführvorrichtung Erz und Kokspulver schichtenweise auf ein bewegtes Förderband aufgibt.. Das Zünden erfolgt mittels eines Zünderwagens. Es Ist wichtig, dass die Temperatur des im Zünderwagen Liergustellten Rauchgases nicht höher - und womöglich nicht niedriger - als 120000 sei. Di,ese Beschränkung ist darum von Wichtigkeit, da bei einer höheren RauchgaBtemperatur die Oberfläche des am Pörderband angeschichteten Erzes verschmelzt und die Lücken zwischen den Erzteilchen verstbpft. Mit der Verstopfung dieser Lücken wird der Weg der Rauchgane - und später dieser der Luft - verschlossen, diese können in die Erzschicht nicht eindringen und das Sintern >5nn nichlt stattfinden. Niedriger kann die Tempcratur darum nicht seing da in diesem Fall nur ein langsames Erhitzen mögliqh ist und die Leistung der Bahn äi?,ring bleibt Bisher wurde zum Beispiel zum Erzsintern ausachliesslich Hüttengas verwendet, da dessen Heizwert niedrig (900-1000 keal) ist und die Temperatur von 12000C nicht überstiegen werden kann. Bei Ziegelbrennöfen kommt es oft vor, daas der nötige Lehm weit entfernt von den KohlenlZgerstätten lagert, wogegen in dessen Nähe Lagerstätten von Erdgas mit hohem Heizwert zur Verfügung stehen. Wegen der unvermeidlich erforderlichen niedrigen Rauchgastemperatur von 900-11000C. erfolgt das Ziegelbrennen auch hier'ausschlicaalich mit Kohle. In diesen Gebieten war die Verwendung der Erdgase bisher unmöglichg da die erforderliche niedrige Brenntemperatur wegen der hohen Kalorienvierte des Erdgases nicht gesichert werden konnte. Ebenso war die Verwendung flüssiger Brennstoffe von. hohem Kalorienwert in Brennöfen oder anderen Einrichtungen unmöglich, wo eine verhältnismäasig niedrigere Rauchgastempieratur erforderlich ist, Ziel der rrfindung ist, ein Verfahren und eine ?-.nrichtung zu schaffens-die-bßi Xonßtaatür Brennstoffzusammensetzunt die erforderliche Teriperatur und Zusammensetzung des Rauebgases mit voller Genauigkeit sichert.
• Die Erfindung betrifft also ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von Brennprodukten regelbarer Temperatur und Zusammensetzung, insbesondere mit Einsicht auf gasförmige und flüssige Brennstoffe von höherem Heizwert.
• Das Wesen das erfindungsgemissen Verfahrens liegt daring dass der Brennstoff mit der zum vollständigen Verbrennen nötigen Luftmenge, ischt, danach verbrennt und das so entstandene Brennprodukt mittels einer Flammenlenkbühne auf die Oberf11:2che eines Kühlmittel zuführenden Mischkörpers -verbreitet wird, wo der Brennstoff mit dem durch die Öffnunecn das MischL-Örpers zugeführten Kijhlrrtedliin gleichmässig vermischt und so auf die gewÜnschte Temperatur und Zusammensetzung f--ebracht wird.
• Das Wesen der Erfindung liegt bei der vorgeschlagenen Einrichtung darin, dass ein mit der Achse der Brennervorrichtung in der feuerbeständigen Wandung parallel ausgebildeter Verbrpnnun-:##.-tunnal,eine Flammenlenkbühne, die den Verbrennungstunnal in Richtung der Austrittaöffnung der Misch kammer verlängert und ein gegenüber der Flammenlenkbühne angeordneter, mit Ueser parallel ausgebildeter, mit Mischöffnungen versehener Mischkörper vorgesehen sind, wobei zur Verteilung des Kiihlmediums ein, in einem ausserhalb der Mischkammer liegenden Teil des Mischkörpers angeordneter, geschlossener Raum dient.
• Die Erfindunß schlägt also ein Ver.L"ahren und zur dessen Durchführung eine Einrichtung, vorg die auf einem breiten Gebiet der Industrie verwendet werden kann, insbesondere dort, wo es wichtig ist, die Temperatur und die Zusammensetzung des Rauchgases konstant zu halten.
• Erfindungsgciiriss ßichort das Verfahren uftd die richtung bei konstanter Gaszusammensetzung die Rauchgastemperatur mit einer Teleranz von 100 C, und die Rauchgaszusammensetzwng mit Genauigkeit von ±M Die Temperatur des so hergest.-llten Rauchgases kann zwischen 4000 und 185000 wunschgemäss eingestellt werden und - was von besonderer Wichtigkeit ist - die Einrichtung kann fÜr eine Heizbelastung von 50.000 bis 159000.000 kal/h konstruiert werden. Die Erfindung kann im Wrzsinterverfahren als Brennerwagen bei Dwight-L3#oyd-B.ahn,#n vorteilhaft verwendet werden, insbesondere-in Fällen, wenn anstatt Hüttengase, hochwertige Brennstoffe - z.B. Erdgas oder Öl - benützt werden. Auch kann das erfindungsgeuc*-'tsse Verfahren oder Einrichtung in ci Ziegelbrennöfen verwendet werdon dort, wo zum Brennen Erdgas oder Heizöl zur Verfügung stehen.
• U.) Zur Gewölbenhoizu--ig von Tunnelöfen kann das erfin(ii.in,7-gemässe Verfahren vorteilhaft verwendet werden. Die Anwendung der erfindungsger"ic#sserl -,Einrichtung fördert die Verteilung des Hauchgases im Ofen und so kann der wegen den Temperaturverschiedenhaitün unvermeidliche Ausachues beträchtlich vermindert werden. Die Erfindung ermöglicht die Verwendung von Erdgas, Öl oder Kammergasen auch in Tunnelöfene Vorteilhaft kann die Erfindung in Wärmebehandlungs-, Aueglüh- und Trockncröfon vor%--jendet werdon.
• Das erfindiingsgemäpse Venfahren bzw. ilinrichtung kann leicht und einfach automatisiort werden. Zur Herstellung dee Breanproduktes gewünschter Zusammensetzung und Temperatur und im, Interesse der senkrechten Ableitung desselben vom Mischkörperg stösst das Kühlmedium mit dem durch die Flam-z menlenkbühne gelenkten Brennprodukt senkrecht zu dessen Strömungsrichtung zus'ammene Dadurch wird ein vollkommen hemogenen Vermischen und eine in jedem Teil des abgeleiteten Rauchgases gleiche Temperatur und Zuseim-ensetzung erreicht. In der erfindungsgemässen Einrichtung ist die Brennstoffzuführleitung und die Verbrennungsluftleitung der Brennervorrichtungen schlingenartig ausgebildet und die zu den Brennervorrichtungen führenden Leitungen sind aus den Schlingen abgezwcigt. Daraus folgt, dass die Brennervorriehtungen der Verbrennungseinrichtung mit gleichem Gas- bzw. Verbrciinungsluf#tdruck versehen werden können. In der erfindtmgu##ewässen Verbrennungseinrichtung kann die FlammenA#le-rikbühne auch als Gewölbe ausgebildet werden. Diese Ausführungsform sichert eine einfachere und raschere Baukonstruktion. Die zur Zuführung des Kühlmediums dienenden Öf:CnunE;en des Mischkörpers.der.erfindungsgemässen Verbrennungseinrichtung sind senkrecht zur gedachten Verlängerung der Brenner-_p achse angeordnet und dDs' rOfil der Kühlmediumzuferung kann regelbar geändewt werden, um somit eine bessere Vermischung zu bewirken. Um eine Regelung der chemischen Zusammenoet.-ung binnen breiteren Grenzen zu ermöglichenp kann zwischen zweier -Brennervoritichtungen ein Gas- bzw. Verbrennungsluftzuführkanal gefÜhrt werden, aus wz;lob£n in die Enden der Verbrennungstunnel Nebenkanäle abzweigen. Mit 1111fe dieser Kanäle und Hilfskanäle kann die Verbrennungsatmosphäre beliebig geändert werden.
• Das erfindune."sgemässe Verfahren wird im folgenden auf Grund eines AusfÜlirungsbeispiels, undzwar ale oin Zünderwagen für Dwight-Lloyd-Bahnen, näher erläutert: Oberhalb der Trensportbahn - auf welche das zu sinternde, mit Kokßpulver gemischte Erzpulver angeschichtet ist - sollte aus hochwertigem Erdgas ein Brennprodukt von einer Temperatur von 12000C hergestellt werden. Erfindungsgemäss wird das Erdgas in Brennervorrichtungen mit der zur vollständigen Verbrennung nÖtigen Verbrennungsluft vermischt. Das Über den Branner gefÜhrte Gas-Luftges misch wird im hinter dem Brenner angeordneten Verbrennunge,-tunnel lollkommen verbrannt. Dabei wird ein Brennprodukt von hoher Temperatur - etwa 18000 G - erzeugt. Das so erzeugte Brennprodukt von hohcr Temperatur wird mit Hilfe der Flammenplenkbühne auf die Oberfläche eines Mischkörpers gUeitet, dcr Kühlmedium zuführt. Mit dem über die Öffnungen des Idlischkörpers senkrecht auf die Fläche des ang ,#esehichteten Gases gefÜhrten KÜhlmittel - beispielsweise mit Luft - wird das Brennprodukt hoher Temperatur vol,Ilcfgmen durcIpzemischt, undzwar solange, bis es die gewünschte Temperatur von 12000C erreicht. Der Grad der Kühlung hängt vo-u der durch den Mischkörper zugefÜhrten-Luftmenge ab. Die Beimischung der Kühlluft kann auch automatisiert werden, wodurch erreicht wird, dass bei gleicher Gaszusami..i(#iisetzung die Temperatur des auf den Zünderwagen gefÜhrten Brennproduktes - mit einer Toleranz von 100 - 1200 0 C beträgt. Die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens vorgeschlagene Binrichtung wird beispieläweioe ebenfalls als Zünderwagen einer Dwisht-Lloyd-»seitterbaha# anhand der Zeichnungen erläutertp Es zeigen: ?iß'. 1 einen Längsschnitt der erfindungagemässen Verbrennungseinrichtung, Fig. 2 - den Querschnitt der obigen Einrichtung, Pig- 3 - eine Draufsicht der ginrichtung nach Fig, 1 und 2 und Pig» 4 -'die Draufsicht' eines querschnittes Über der Brennervorrichtung der Verbrennereinrichtung. Die aus feuerbeständigem Material hergestellte Seiteawandung 2 des in den Zeichnungen dargestellten ZÜnderwagens vAxd durch ein Gestell 1 zusammengefenst. Die Sei- tenwandung ist durch einen als Gewölbe ausgebildeten, mit Mischöffnungen 17 versehenen Miachkörper 3 abgeschlossen. Der durch di# Seitenwandung 2 und den Mischkörper 3 4bgenahl,oese-ne Mischraum ist in Richtung des zu einteraden Erzes 16..offen. In der Seitenwändung,2 sind mehrere verbrenniegstunnalß4 ausgebildet, die mit der am Aeueseren der Verbrennungseinrichtung angeordneten Brennervorrichtung verbunden sind. Zu jeder Brennervorrichtung 7 gehört je ein Verbrennungstunnel 4. Der untere Bodenteil der Verbrennungstunnel.,j4 ist als Flamnienlonkbühne 5 ausgebildet. Jede der Brennervorrichtungen 7 ist mit je einem Gaszufuhrkopf 8 verbunden,' der Über ein Reglerventil 9 durch eine Verbindungsleitung der Gashauptleitung 10 angeschlossen ist. Oberhalb des als Mischkörper 3 ausgebildeten Gewölbes ist das Gewöibe 6 aus Platten ausgebildet. Die Brennervorrichtung 7 Uct über ein Reglerventil 11 mit einemt die Luf tverteilung verse]7&nden Rohr 12 und Über dieses mit der Lutthauptleitung 13 verbunden" Der-Raum 14 zwiechen dem Mischkörper 3 und dem Plattengewölbe 6 ist mit einer das Kühlmedium. leitenden Leitung 16 vexbunden, in welcher ein Reglerventil angeordnet ist. Die mit der Gashauptleitung 10 verbundene Gaazufuhrleitungs sowie die Verbrennungsluft zuführendet die Luft verteilende Rohrleitung 12 sind schlingenartig ausgebildet. Die Schlinge endet in der Gashauptleitung 10 bzw. in der *. Uthauptleitung 13. Der Gaazufuhrkopf 8 der Brennervorrichtung 7 ist aus der schlingemartig ausgebildeten Gasverbindungsleitung abgezweigt und die Luftleitungen der Brennervorrichtung 7 sind mit der schlingenartig ausgebildeten, die Luft verteilenden Rohrleitung 12 verbunden. im Betrieb wird die Brennervorrichtung 7 nach Öffnen des Reglerventils 9 der Gasleitung gezündet und dem angezündeten Gas wird durch Öffnen des Ventils 11 Luft zugefÜhrt. Die Gas-Luft:-Proportion wird mit Hilfe der Ventile 9 und 11 so eingeste,llt, das.-3 clie vollkommene Verbrennung stattfindet. Dje vollkommene Verbrennung erzeugt in den Verbrennung;tunnzln 4 ein Brennprodukt von äuaaerst, hoher Temperatur> das aber abwärts im Mischraum dem zu einternden Erz nicht zuströmen kann, da es durch die Flamraenl-enkbühne dzm Mischkörper 3 zugeführt wird. Hier erfolgt mit dem Über die Mischöffnungen 17 aus dem Raum 14 zugefÜhrten Vermischungemedium - im Ausführungebeispiel' mit der Kühlmischluft - eine res-tlose Vermischung. Diead vollkommene Vermischung wird dadurch gefördert, daso die Mischöffnungen 12 senkrecht zur Ströraungsrichtung der durch.die Flammenlenkbühne 51 gelenkten, bzw. am Mischkörper 3 verbreiteten heissen Gase ausgebildet sind.
• Die erforderliche Vermischungs- bzw. Kühlluftmenge wird über die Rohrleitung 15 in den Raum 14 geführt. Mit der Regelung der zugeführten Menge der Vermischungsluft kann das im Verbrennungstunnel 4 völlig verbrannte Brenaprodukt im gewünschton Grad - im Ausführungsbeispiel auf 12000C - gekühlt werden. Durch die Regelung der zugeführten Verbrennung..sluftmenge kann-also praktisch zwischen 45000 und 185000 Jede beliebige Temperatur eingestellt werden.' Erfindungsgemäss kann die Menge des über die Misch-Öffnungen 17 zuströmendm Verbrennungsmediums mit Hilfe des in die Leitung 16 eingefügten Regelventils, oder durch die Aendorung der Profile der Mischöffnungen 17 -z.B. mittels einer Schieberplatte - geregelt werden. Das völlig durchgemischte, auf die gewünschte Temperatur gekÜhlte Brennprodukt -"-"elangt vom Mischkörper .3 über den Mischraum 14 aiaf das zu sinternde Erz 16 und bewirkt dort die Erwärmung bzw, das Zünden der Koks- und Erzteilchen. Die schlingenartig ausgebildeten Gas- bzw. Luftieitungen siohern, dass sowohl die Luft, als auch die Gasmenge unter c#§rlZlcichen Druck jeder einzelnen Brenner-Vorrichtung 7 zugefÜhrt wird. Die erfindungsgemässe Verbrennungseinrichtung kann leicht automatisiert werdent da bei gleicher Gasqualität die gewünschte Tempcvatur durch die Voreinstellung der erforderlichen Vermischungsluftmenge einfach e rreicht werden kann. Natürlich kann die erfindungsgemässe Verbrennungaeinrichtung auch in anderen industriellen Gebieten, z*B. in industriellen Öfeng Ziegelbrennöfen, Tunnelöten, usw., verwendet werden. Als Kühlmedium können der nötigen Techtologie entsprechend auch andere Gase dienen. In diesen Fällen besteht die Möglichkeit der Herstellung eines der jeweiligen Technologie am meisten entsprechenden Rauchgasproduktes von günstigster chemischer Zusammensetzung, Zur Sicherung der Möglichkeit der Regelung der chemischen Zusammensetzung binnen breiteren Grenzen@ ist zwischen jeder der Brennvorrichtungen 7 ein Gas- bzw. Dampfzufuhrkanal 18 angeordnet und aus diesem worden Nebeakanäle 19 abgezwiigt, die mit je einem Ende der Ver, brennungstunnels verbunden sind (Pig.4.). Die Anwendung des erfindungegemässen Verfahrens bzw. der Einrichtung kann auch bei Kohlenstaubbrennern eine sehr gute Verbrennung sichern. In diesem Fall sind die Brennervorrichtungen 7 zum Verbrennen des Kohlenstaubes geeignet ausgebildet. Die zur Verbrennung des Kohlenstauben nötige primäre Luft gelangt von der Lufthauptleitung 13 über das Verteilerrohr und das Reglerventil 11 in die Brennervorrichtung ?. Die Sekundärluft wird über die Iteiischö'fft. nungen 17 zugeführt. Da mit der Sekundärluft den Teilen der Flamme, wo die Verbrennung wegen Mangel an Oxygen nur unvollkommen wäre Uder das Oxygen nur langsam, durch Diffusion zu den Kohlent-1,ilchen gelangen kann, schussartig

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜGEE. 1. Verfahren zur Herstellung von Brennprodukten regelbarer Temperatur und Zusammensetzungg insbesondere mit Hinsicht auf gasförmige und flüssige Brennstoffe von höherem Heizwert, dadurch g e k e a n z e i c h n e t, dass der Brennstoff mit der zum vollständigen Verbrennen nötigen Luftmenge vermischt, danach verbiannt und das so entstandene Brennprodukt mittels einer FlämmenlenkbÜhne auf die Oberfläche eines KÜhlmittel zuführenden Mischkörpers verbreitet wird, wo das Brennprodukt mit dem durch Öffnungen des Mischkörpers zugoführten Kühlsomit niedium gleichmässig vermischt und auf die gewünschte Tenperatur und Züsammensetzung gebracht wird.
2. 2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch g e -k e n'n z e i c h n e t, dass zur Herstellung des Brannproduktes gewünschter TGmperatur und Zusammensetzung, sowie zur dessen senkrechten Ableitung von Mischkörper, das Zusammenstossen des Kühlmediums mit dem durch die Flammenlenkbühne geführten Brennprodukt senkrecht zur :7')trömungsrichtung des letzteren, an der erfolgt. 3. Verbrennungseinrichtung zur Durchführung des Velfahrens gemäss Ihspruch 1 oder 2, mit einer mit Brennervorrichtung vorbundeneng durch feuerbeständige Wandung begrenzten Mischkammar, dadurch g e k e n n z e i c h n et, dass ein mit der Ac'LiL;e der Brennervorrichtung parallel ausgebildeter Verbrennungstunnel (4), eine FlammanlenkbÜhne die den Verbrennungstunnel (4) in Richtung der Aus-trittsöffnung der Mischkammer verlängert und ein gegenübcr dcr l,'lammc-nlenkbühne (5) angeordneter, I mit dieser parallel ausgebildeter, m:## Iiiischöffnungen (17) versehener Mischkörper (3)" vorgesehen sind, wobei zur Verteilung des Kütilmediums ein in einem ausserhalb der lAischkammer liegenden Teil des (3) angeordneter, mit einer d"s Kühlmedium zuführenden Leitung (16) verbundener, geschlossoner Raum (14) dier#-t. 4. Verbrc"nnunLjtinrichtung gemäss Anspruch 3 dad-ii-##ah g e k e n n z e i c h n o t, dass die Brennstoffzuführleitung und die Verbrc#rinungsluftzufÜhrleitung (12) der Brermrmrichtungen schlingonartig ausgebildet und die zu den Brennervoi-.>-,.-ichturie;Dn führenden Leitungen aus den ?chlingen abgeziieigt sind. 5- Verbrc,-I.iriun#-sei.,iricht-ung Ccriäss Anspruch 3 oder 4, dadurch g o k e n n z e i c h n e tg dnss die FlammenlenkbÜhne (5) #ls Ccvjölbo audgcbildet ist. 6. Verbrc.inuri,-;,#j.,-inrich-tuiig gemÄss Anspruch 3 bis 5 dadurch o k c n n z e i c h n e t, dass die an der Oterfläche des 1.Iischkör-,)#,rs (3) ausgebildeten, zur Zuführung des Kühlmediums dii3nendon Öffnungen (l?) senkrecht zur Verlängerung der Di!,..r.,-1.,-.rachsen angcordnet sind. 7. Verbrennun;_-"s##inrichtung gomäss Anspruch 3 bis 6, dadurch g e k e n n z o i c h n c t$ dass die Profile der Kühlmediumzufüliwöffnungen (17) des Mischkörpers regelbar ausgebildet sind. 8.,Verbrennungseinrichtung gemäss Anspruch 3 bis 7 dadurch g e k e n n z e i o h n e tg dass in der die Verbrennungst;unnelg(4) trennenden Wandung Kanäle (18) zur Zuführung von Gas oder Dampf ausgebildet und aus diesen in die Verbrennungstunnels(4) führende Nebenkanäle (19) ausgebildet sind.