DE19782044B3

DE19782044B3 - Verfahren zum Zugeben und Zuführen von Reaktionsgas und Feststoffen in einen Schmelzofen und ein für diesen Zweck bestimmter mehrfach einstellbarer Brenner

Info

Publication number: DE19782044B3
Application number: DE19782044A
Authority: DE
Inventors: Ismo Holmi; Tuomo Jokinen; Launo Lilia; Jussi Sipilä; Pekka Tuokkola; Vesa Törölä; Lasse Valli
Original assignee: Outotec Oyj
Current assignee: Outotec Oyj
Priority date: 1996-10-01
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2017-10-01
Also published as: KR100509405B1; TR199900761T2; PL332671A1; BR9712175A; CA2267296A1; SE9901200D0; SE517103C2; ES2168932A1; KR20000048734A; ID21552A; AU730365B2; FI100889B; RU2198364C2; ES2168932B2; SE9901200L; US6238457B1; CN1232538A; PE104098A1; JP4309476B2; WO1998014741A1

Abstract

Verfahren zum Einstellen der Strömungsgeschwindigkeit von Reaktionsgas, Dispersionsluft und pulverförmigem Feststoffmaterial in einem Konzentratbrenner (2) eines Suspensionsschmelzofens (1), wobei Reaktionsgas (8) und besagte Feststoffe einem Reaktionsschacht (6) des Ofens (1) zur Erzeugung einer gesteuerten und einstellbaren Suspension zugeführt werden, wobei das Reaktionsgas (8) in den Ofen um eine fein zerteilte Feststoffmaterialströmung mittels eines im Reaktionsgaskanal (13) vertikal bewegbaren Justiergliedes (10) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, – daß die Strömungsgeschwindigkeit und Abgaberichtung des Reaktionsgases (8) in den Reaktionsschacht (6) stufenlos mittels des Justiergliedes (10) und mittels eines Kühlblocks (12) eingestellt werden, der den Reaktionsgaskanal (13) umgibt und an der Decke (11) des Reaktionsschachtes (6) angeordnet ist, so daß die Geschwindigkeit des Reaktionsgases ungeachtet der Gasmenge in einer Austrittsöffnung (14) des Reaktionsgaskanals (13) auf einen Wert eingestellt wird, das Gas von der Öffnung (14), die an dem unteren Rand der Reaktionsschachtdecke (11) angeordnet ist, in den Reaktionsschacht (6) abgegeben wird, wo...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuführen von Reaktionsgas und fein zerteilten Feststoffen in einen Suspensions-Schmelzofen, so daß die Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsrichtung des Reaktionsgases und der Feststoffe auf einem Punkt eingestellt werden, an dem das Reaktionsgas und die Feststoffe den Suspensions-Schmelzofen zugeführt werden. Die Erfindung betrifft ebenso einen mehrfach einstellbaren Brenner zur Umsetzung des Verfahrens.
Der Reaktionsschacht eines Suspensions-Schmelzofens ist vertikal, und es ist notwendig, eine gute, d. h. gesteuerte und einstellbare Verteilung zwischen den fein zerteilten Feststoffen und dem an seinem oberen Teil nach unten einzuführenden Reaktionsgas zu bilden, um eine möglichst vollständige Verbrennung der Feststoffe zu erhalten. Eine Voraussetzung für die Bildung einer guten Suspension ist, daß die Suspension nicht vor dem Reaktionsraum, d. h. dem Reaktionsschacht gebildet wird.
Die dem Suspensions-Schmelzofen zuzuführenden fein zerteilten Feststoffe können in den Reaktionsschacht eingebracht und verteilt werden, indem beispielsweise ein zentraler Strahlverteiler verwendet wird, wie er in dem GB Patent 1,569,813 beschrieben ist. Mittels dieses Verteilers wird die Bewegungsrichtung der Feststoffe, die zunächst frei nach unten strömen, in eine annähernd horizontale, nach außen gerichtete Richtung geändert, bevor die Feststoffe in den Reaktionsschacht entlassen werden. Die Feststoffe werden durch Verwendung einer gekrümmten Gleitfläche in dem Verteiler nach außen geführt und Dispersionsluftströme werden von unterhalb dieser Fläche nach außen gerichtet.
Das Reaktionsgas wird in den nach außen gerichteten Feststoffstrom zugeführt. Das fein zerteilte Feststoffmaterial ist meist ein Konzentrat.
In einer normalen Situation ist der zentrale Strahlverteiler mit festen Perforationsöffnungen ausreichend; die Verwendung von Konzentraten, die nur schwer reagieren, wird jedoch zunehmend häufiger, und so entstand ein Bedarf, die Verteilung auch auf andere Weise zu verändern, als durch Veränderung der Menge an Dispersionsluft. Weil die Perforationen für die Dispersionsluft in dem Konzentratverteiler in dem Reaktionsraum angeordnet sind, d. h. in dem Reaktionsschacht selbst, sind die Bedingungen ziemlich anspruchsvoll und weil die Perforationsöffnungen ebenso in großer Entfernung und am Ende von schmalen Kanälen angeordnet sind, ist es nicht vernünftig, die Größen der Perforationsöffnungen zu verstellen – zumindest nicht im kontinuierlichen Betrieb.
Aus dem Stand der Technik ist ein Verfahren bekannt, das in dem US Patent 5,133,801 beschrieben ist, bei dem auf der Mittelachse eines zentralen Strahlverteilers eine vertikale Sauerstofflanze vorgesehen ist, durch die 5 bis 15% der Gesamtmenge an Sauerstoff zugeführt werden. Diese Lanze besitzt eine rohrförmige Gestalt, so daß darin die Einströmgeschwindigkeit und -richtung des Sauerstoffs in den Ofen aufgrund des geraden stationären Modells nur gemäß der Menge an Sauerstoff bestimmt werden. Sauerstoff wird hauptsächlich als zusätzlicher Sauerstoff für das Konzentrat verwendet, um die Reaktionen von der Mitte der Konzentrationswolke aus zu fördern, die durch den Konzentratverteiler verteilt wird.
Im allgemeinen wird der Sauerstoff oder das Sauerstoff enthaltende Gas, wie beispielsweise Luft, das als Reaktionsgas dient, zuerst in horizontaler Richtung in den Ofen geführt, jedoch muß die Richtung des Gases in eine vertikale geändert werden, bevor es dem Reaktionsschacht zugeführt wird. Das Ändern der Richtung des Reaktionsgases ist in dem US Patent 4,392,885 beschrieben. Gemäß diesem Patent, das einen Richtungsbrenner beschreibt, wird das Reaktionsgas um ein pulverförmiges Feststoffmaterial herum in einem ringförmigen Strom dem Ofenreaktionsschacht durch eine Austrittsöffnung mit einer festen Querschnittsfläche zugeführt.
In einer normalen Situation ist ein Brenner mit einer stationären Austrittsöffnung für das Reaktionsgas ausreichend. Da jedoch gegenwärtig die Verwendung von nahezu 100% Sauerstoff zunehmend bevorzugt wird, wurden die Gasmengen auf ungefähr ein Fünftel der ursprünglichen Luftzufuhr reduziert. Demzufolge ist eine zunehmende Reduzierung der Querschnittsströmungsfläche für die Austrittsöffnung des Brenners erforderlich, um eine vorgegebene Geschwindigkeit für das Reaktionsgas zu erreichen. Man verlangt heutzutage von Brennern, daß sie hinsichtlich einer Auslastung und der Sauerstoffanreicherung in einem relativ breiten Bereich betrieben werden können. Da die Reaktionen und Bedingungen in dem Ofen einen bestimmten Geschwindigkeitsbereich für das Reaktionsgas in dem Reaktionsschacht erfordern, führt die Verwendung eines Brenners mit einer festen Öffnung außerhalb dieses annehmbaren Bereiches. Demzufolge erfordert die gegenwärtige Technologie, daß die Querschnittsfläche der Reaktionsgasaustrittsöffnung in dem Brenner eingestellt werden kann.
Das Einstellen der Reaktionsgasabgabeöffnung ist als solches kein Problem und es gibt mehrere verschiedene Wege hierfür, um die Aufgabe zu lösen. Das Problem besteht darin, einen Weg der Justierung zu finden, der zusätzlich zur gewünschten Arbeitsweise den rauhen Ofenbedingungen widersteht, d. h. der Temperatur (ca. 1.400°C), und eine gute mechanische Festigkeit besitzt (beispielsweise zur Entfernung möglicher Ansammlungen mit einem Meißel), etc.
Eine stufenweise Einstellung wird beispielsweise in einer Weise ausgeführt, wie sie in den US Patenten 5,362,032 und 5,370,369 oder in der FI Patentanmeldung 932 458 beschrieben ist. In dem ersten dieser Patente sind um den Konzentrationsverteiler zwei konzentrische ringförmige Ringe verschiedener Größen für das Reaktionsgas vorgesehen. Durch das Leiten des Gases in entweder einen oder beide Ringe werden drei feste Einlaßgeschwindigkeitsbereiche erhalten. In dem zweiten Patent wird eine gewünschte Anzahl von Einlaßrohren einer gewünschten Größe geschlossen oder zugeschaltet. In der dritten Druckschrift wird eine geeignete Anzahl an trichterförmigen geöffneten Kegeln nach Bedarf ”herabgelassen”. Alle Ausführungen sind jedoch durch ihre stufenweise Eigenschaft charakterisiert, das bedeutet, daß es nicht möglich ist, die Einstellung, beispielsweise der Auslastung, in einem kontinuierlichen Verfahren anzupassen.
Kontinuierlich betriebene Systeme der Justierung sind in den US Patenten 4,490,170 und 4,331,087 beschrieben. In beiden Systemen basiert die Einstellung auf der Veränderung der Rotationsenergie des Reaktionsgases und sie sind damit zum Einstellen nur der linearen Geschwindigkeit nicht geeignet.
Die japanische Patentanmeldung 5-9613 verwendet eine kontinuierlich betriebene Einstellung für das Reaktionsgas. In dieser Anmeldung findet die Einstellung über einen geschlossenen Kegelaufbau eines Justiergliedes statt, der sich vertikal um die Konzentratleitung bewegt. Ein Reduzierkegel, der Reaktionsgas in die zylindrische Austrittsöffnung des Brenners führt, dient als Gegenstück des geschlossenen Kegels. Die Kegel, die den Strömungskanal bilden, sind beide scheitelgleich (d. h. die Oberflächenwand ist scheitelgleich) und gleichwinklig, so daß das Gas auf das Konzentrat gerichtet ist, das in den Zylinder fällt, bevor es den Verteilerkegel erreicht, der an der innerhalb der Konzentratleitung angeordneten Öllanze befestigt ist. Folglich werden die Einstellschritte ausgeführt, bevor das Konzentrat und das Reaktionsgas in den Ofen abgegeben werden. Und während sie in den Ofen abgegeben werden, hat das Reaktionsgas, das teilweise in das Konzentrat gemischt ist, die Geschwindigkeit (und Richtung) verloren, die es durch die Einstellung erhalten hat, d. h. die Abgabegeschwindigkeit in den Ofen ist durch die feste Austrittsöffnung des Brenners bestimmt. Die Richtung der Einstellung ist immer dieselbe: Hauptsächlich in Richtung auf die Mittelachse, niemals parallel zu der Achse oder nach außen von ihr weg gerichtet.
Das oben beschriebene Vermischen von Reaktionsgas und Konzentrat innerhalb des Brenners ist nicht mit reinem Sauerstoff oder mit einer hohen Sauerstoffanreicherung möglich, wenn das Konzentrat leicht reagiert, weil in diesem Fall aufgrund des Sinterns des Konzentrates der Brenner blockiert wird. Aus der Sicht der Justierung arbeitet der Brenner bezüglich des Ofenraumes in gleicher Weise wie jeder Brenner mit einer festen Öffnung. Die besagte Patentanmeldung zeigt ebenso die Verwendung von Sauerstoff und/oder Öl in einem Konzentratbrenner in der Mitte des Konzentratstromes, jedoch beschreibt sie im genaueren nicht die Merkmale, die auf die Abgabe des Sauerstoffs und/oder des Öles wirken.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Geschwindigkeit des Reaktionsgases und insbesondere auch seine Richtung in einem Reaktionsgaskanal eingestellt, der um die fein zerteilte Feststoffströmung angeordnet ist, in welchem Kanal ein vertikal bewegliches, ringförmiges Justierglied herkömmlicher Gestalt eingebaut ist. Das Justierglied ist mit einer Justiervorrichtung verbunden, die auf Veränderungen in der Auslastung und/oder in der Sauerstoffanreicherung reagiert und dementsprechend das Justierglied bewegt. Vorteilhaft wird das Justierglied gekühlt, weil es sich in den Reaktionsraum erstreckt, wenn dieser mit einer geringen Leistung läuft. Das Einstellen der Geschwindigkeit und der Richtung des Reaktionsgases wird ebenso durch einen geformten Kühlblock beeinträchtigt, der an dem Gewölbe des Reaktionsschachtes um den Reaktionsgaskanal angeordnet ist. Die Querschnitts- und Transversalfläche und Richtung des Reaktionsgases werden nach Wunsch eingestellt, insbesondere an der Gasabgabeöffnung, durch die das Gas in den Reaktionsschacht des Suspensions-Schmelzofens abgegeben wird. Das Einstellen der Geschwindigkeit und der Richtung der Dispersionsluft findet in zwei Schritten statt, d. h. daß Luft in die zwei Kanäle des Verteilers aufgeteilt wird. Die obersten Perforationsöffnungen, die am nächsten zum Konzentratstrom angeordnet sind, sind für den normalen Betrieb bestimmt. Wenn die Auslastung steigt, kann Dispersionsluft durch, unterhalb dieser Perforationen angeordnete zusätzliche Perforationsöffnungen dazugegeben und vorteilhaft nach unten gerichtet werden. Zusätzlich wird Brennstoff mit einer Lanze von der Mitte des zentralen Strahlverteilers zugeführt. Der für die Verbrennung des zusätzlichen Brennstoffes benötigte Sauerstoff wird im voraus in zwei Teile unterteilt, d. h. es führen zwei Kanäle an den Verteiler, und Sauerstoffgas kann durch diese Kanäle geführt werden, entweder durch beide oder nur einen von ihnen. Die Geschwindigkeit wird aufgrund der in der Abgabeöffnung vorgesehenen separaten Anordnung eingestellt. Die wesentlichen neuen Merkmale der Erfindung gehen aus den beigefügten Patentansprüchen hervor.
In dem erfindungsgemäßen mehrfach einstellbaren Brenner strömt das im wesentlichen in die Richtung des Reaktionsschachtes umgeleitete Reaktionsgas in den Reaktionsgaskanal, der die in der Mitte des Brenners angeordnete Feststoffzufuhrleitung ringförmig umschließt, und gemäß der vorliegenden Erfindung zum Reaktionsschacht durch die Abgabeöffnung in Einstellung auf eine gewünschte Geschwindigkeit und Richtung. Das Einstellen wird mittels eines vertikal betätigten Einstellgliedes vollzogen, das wiederum ringförmig an dem Innenrand des Reaktionsgaskanals angeordnet ist, womit es folglich die Feststoffzufuhrleitung umschließt. Demzufolge findet die kontinuierliche stufenlose Einstellung der Abgabeöffnung des Reaktionsgaskanals in einem Ringraum statt.
Die Strömungsrichtung des Reaktionsgases und zugleich der Punkt, an dem sich das Reaktionsgas und der Konzentratstrom treffen, werden mittels der Form des Justiergliedes bestimmt. Die Einlaßgeschwindigkeit wird gemäß der Erfindung durch die vertikale Bewegung des Justiergliedes eingestellt, so daß an der untersten Kante der Reaktionsschachtdecke immer der schmalste Schlitz eingestellt wird, der die Einlaßgeschwindigkeit des Reaktionsgases bestimmt. Demnach wird gemäß der Erfindung die Querschnittsströmungsfläche des in den Reaktionsschacht zu führenden Reaktionsgases kontinuierlich gemäß der Austrittsöffnung reduziert, die an dem unteren Rand der Decke angeordnet ist. Die Einstellung erfolgt immer an derselben Stelle, d. h. an dem unteren Rand der Decke, jedoch die Querschnittsfläche der Austrittsöffnung läßt sich stufenlos mit dem Einstellprozeß verändern. Das wird durch einen an der Decke angeordneten Kühlblock möglich, durch ein wassergekühltes Justierglied und gleichermaßen durch einen wassergekühlten Konzentratverteiler, vorzugsweise ein zentraler Strahlverteiler, der sich so weit wie der Reaktionsschacht erstreckt. All das sind wesentliche Faktoren, um eine gesteuerte Abgabe von dem Brenner zu erhalten – was für den Erhalt einer guten Suspension und zur Verhinderung der Ausbildung von Anhäufungen erforderlich ist – und insbesondere, um eine größtmögliche Wirkungsweise in dem Reaktionsraum selber zu erzielen, d. h. in dem Reaktionsschacht und nicht wie in vielen früheren Einstellverfahren so, daß die Gaseinströmung am wirkungsvollsten innerhalb des Brenners ist und bereits Energie verloren hat, wenn sie von der Abgabeöffnung in den Reaktionsraum kommt. Es ist am vorteilhaftesten, die Richtung des Reaktionsgasstromes entweder parallel zu der Mittelachse des Reaktionsschachtes oder in Richtung auf die Mittelachse einzustellen.
Es gibt mehrere Gründe, das Reaktionsgas zu richten. Es ist sehr wohl bekannt, daß sich die Geschwindigkeit des Gasstromes, beispielsweise auf seiner Mittelachse, in einer linearen Weise als Funktion des Abstandes zur Wand der Austrittsöffnung erhöht und direkt proportional zu dem Durchmesser der Austrittsöffnung ist. Wenn die Menge des Reaktionsgases reduziert wird, muß die Austrittsöffnung ebenso aufgrund der oben genannten Gründe reduziert werden. Die Größe einer Düse dieses Typs wird verringert, wenn die Austrittsöffnung verringert wird, um die Geschwindigkeit des Reaktionsgases an der Reaktionsstelle aufrecht zu erhalten.
Eine Möglichkeit, den Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Konzentrat- und dem Reaktionsgasstrom aufrecht zu erhalten ist, den Abstand zwischen der Austrittsöffnung und dem Treffpunkt dieser Substanzen zu verkürzen. Das wird erreicht durch eine Richtungsänderung des Reaktionsgasstromes. Falls es erwünscht ist, daß der Treffpunkt immer derselbe ist, muß der Reaktionsgasstrom gemäß den Veränderungen in dem Startpunkt der Austrittsöffnung gerichtet werden.
In einigen schwierigeren Fällen kann es von Vorteil sein, den Reaktionsgasstrom ein wenig nach außen zu richten, so daß auch der Treffpunkt weiter weg von der Mittelachse verlagert wird und folglich von dem Brenner selbst. Dieser Typ der Führung wird beispielsweise verwendet, wenn die Reaktionsaktivität ”weiter entfernt” von dem Brenner verlagert werden soll. Für diesen Verfahrenstyp zum Einstellen der Geschwindigkeit und Richtung ist es typisch, daß sowohl die Geschwindigkeit als auch die Richtung in jedem Einstellungszustand gesteuert werden kann.
In einer Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Oberfläche sowohl des Justiergliedes als auch des Kühlblocks, die beide den Reaktionsgasabgabekanal begrenzen, vorteilhaft derart geformt, daß die Randlinien der gekrümmten Oberflächen nicht gerade sondern gebogen sind. Sie sind derart geformt, daß die Quer(Längs-)schnittsströmungsfläche des ringförmigen Kanals allmählich in eine gewünschte Richtung gedreht wird, wenn man sich der Austrittsöffnung nähert. Im Ausrichten der Querschnittsfläche wird das bekannte Prinzip einer kontinuierlich sich verringernden Querschnittsfläche angewendet. Der Unterschied ist, daß gemäß der vorliegenden Erfindung die Größe der Querschnittsströmungsfläche kontinuierlich einstellbar ist, und daß die gewünschte Richtung nach wie vor erhalten bleiben kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Geschwindigkeit und insbesondere ebenso die Richtung der Dispersionsluft, die zum Verteilen des Konzentratstromes verwendet wird, in zwei Schritten eingestellt, d. h. die Luft wird in zwei Kanäle aufgeteilt, bereits in der Phase, in der sie in den Verteiler geführt wird. Die obersten und ebenso die kleinsten Perforationsöffnungen (Primärluft), die am nächsten zu dem Konzentratstrom angeordnet sind, der mittels des Formkörpers des Verteilers verteilt werden soll, sind für den normalen Betrieb bestimmt. Vorteilhaft werden diese Perforationsöffnungen in horizontaler Richtung vorgesehen. Wenn die Auslastung steigt, kann Dispersionsluft durch unterhalb dieser kleinsten Perforationsöffnungen zusätzlich vorgesehene Perforationsöffnungen (Sekundärluft) zugeführt werden; diese sind vorteilhafterweise größer und direkt nach unten gerichtet. Hinsichtlich der Verwendung ist es vorteilhaft, daß, obwohl eine andere Reihe an Perforationsöffnungen eingesetzt wird, ein Luftstrom eines bestimmtes Ausmaßes (10%) durch das andere Set von Perforationen ebenso strömen können muß, so daß ein möglicher Rückstrom und das Blockieren der Perforationen folglich verhindert wird.
Die Richtung des Dispersionsluftstromes und zugleich sein Treffpunkt mit dem Konzentratstrom im Bereich der unteren Perforation wird normalerweise so festgelegt, daß er auf einen Punkt in dem Konzentratstrom fällt, der etwas hinter dem Treffpunkt des von den oberen Perforationen ausgelassenen Luftstromes liegt. So wird eine zweistufige Verteilung der Suspension erreicht. Die unteren Perforationen müssen größer sein, um eine Geschwindigkeit des Konzentrates zu erreichen, die mindestens so groß ist wie die der Luft, die durch die obere Perforation ausgelassen wird, wenn die Luftströme auf die Konzentratsuspension treffen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zusätzlicher Brennstoff, vorzugsweise Schweröl, beispielsweise mittels einer kommerziellen Lanze von dem Zentrum des zentralen Strahlenverteilers zugeführt. Beispielsweise kann Druckluft verwendet werden, den zusätzlichen Brennstoff zu verteilen und die Lanze zu kühlen. Für den zur Ölverbrennung benötigten Sauerstoff ist es am vorteilhaftesten, reinen Sauerstoff zu verwenden, weil die verwendeten Räume sehr eng sind. Natürlich kann Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft ebenso verwendet werden, doch bringt dies Schwierigkeiten mit sich, weil damit ebenso die Brennergröße wächst. Es ist normal, daß insbesondere wenn Nickelkonzentrat in einem Flammschmelzofen geschmolzen wird, der Bedarf an zusätzlichem Brennstoff variiert. Hier haben wir dieselbe Situation wie mit der zur Verteilung des Konzentrates verwendeten Druckluft: Es ist notwendig, die Fläche des Gasauslasses einstellen zu können. Dementsprechend haben wir dieselbe Situation beim Einstellen; einstellbare Perforationssysteme können verwendet werden. Das ist jedoch aufgrund der Länge des Konzentratverteilers (ca. 2 m) und der Verschlußpassung des speziell ausgebildeten Verteilerkörpers nicht einfach. Für diesen Zweck haben wir jedoch unser eigenes System entwickelt, das ziemlich einfach zu verwenden ist, wie das aus den beigefügten Zeichnungen ersichtlich ist. Das System basiert darüber hinaus auf einer vorangehenden Sauerstoffverteilung, d. h. daß es zwei Kanäle gibt, die an den Verteiler führen, in welche Kanäle wir Sauerstoffgas entweder durch beide Kanäle oder nur einen zuführen können, jedoch in jedem Fall so, daß ein kleiner Durchlaß in den ”nicht verwendeten” Kanal erlaubt ist. Die Geschwindigkeit wird aufgrund einer speziellen Anordnung in der Austrittsöffnung erhalten, wie das detaillierter unten beschrieben ist.
Die vorliegende Erfindung erfüllt sowohl die Reaktionsanforderungen (gesteuerter Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Konzentrat und dem Verbrennungsgas, gesteuerte Richtung des Prozeßgases und Zusammentreffen bezüglich des Konzentratstromes) als auch die praktischen Erfordernisse zum Aufrechterhalten des Verfahrens (einfache, bestehende Zustände können für Veränderungen in der Auslastung automatisiert werden).
Die Erfindung wird mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, in denen zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführung, d. h. ein Suspensions-Schmelzofen,
2 einen vertikalen Schnitt einer Reaktionsgaseinstellanordnung, die in der Brenneraustrittsöffnung um den Konzentratverteiler angeordnet ist,
3 drei verschiedene Positionen der Einstellung, um den Einstellprozeß für das Reaktionsgas zu veranschaulichen, und
4 eine detaillierte Ansicht eines erfindungsgemäßen Konzentratverteilers und der Vorrichtung zum Zuführen von Sauerstoff oder zusätzlichem Brennstoff.
1 zeigt einen Suspensionsschmelzofen 1, dem pulverförmige Feststoffe (Konzentrat) und Brennstoff durch einen Konzentratbrenner 2 zugeführt werden, der in diesem Fall gemäß der Erfindung ein mehrfach einstellbarer Brenner ist. Das Konzentrat wird von dem Tank 3 mittels einer Fördereinheit 4 an den oberen Teil des Konzentratkanals/Konzentrateinlaßkanals 5 gefördert, so daß das Material in einem kontinuierlichen Strom über diesen Kanal 5 in den oberen Teil 7 des Reaktionsschachtes 6 des Suspensions-Schmelzofens 1 fällt. Das Reaktionsgas 8 wird von rings um den Konzentratkanal 5 in einer im wesentlichen parallelen Richtung zu dem Reaktionsschacht 6 an dessen oberen Teil 7 geführt.
In 2 wird das Reaktionsgas 8 (Sauerstoff oder Sauerstoff angereichertes Gas, wie beispielsweise Luft) dem Brenner zugeführt und abgelenkt, um hauptsächlich in Richtung der Mittelachse 9 des Reaktionsschachtes 6 zu strömen. Die Einlaßrichtung des Reaktionsgases 8 in den Reaktionsschacht 6 wird mittels eines Justiergliedes 10 eingestellt, das den Konzentratkanal 5 umschließt und mittels der Form des Kühlblocks 12, der an der Decke 11 angeordnet ist. Die Einlaßgeschwindigkeit wird durch die Veränderung der Querschnittsfläche des unteren Teils des Reaktionsgaskanals 13 verändert, der zwischen dem Justierglied 10 und dem Kühlblock 12 angeordnet ist. Die letztendliche Richtung und Geschwindigkeit des Gases werden an dem unteren Rand der Decke, in der ringförmigen Austrittsöffnung 14 bestimmt.
Die oberhalb der Decke installierte Justiervorrichtung 15 reagiert auf Veränderungen der Auslastung und bewegt demgemäß das Justierglied 10 in vertikaler Richtung, so daß die Geschwindigkeit und Richtung der Reaktionsluft stufenlos eingestellt werden. Das Justierglied 10 ist ringförmig am Innenrand des Reaktionsgaskanals angebracht. Die Oberfläche des Justiergliedes, die auf der Seite des Konzentratkanals 5 vorliegt, ist der Gestalt des Konzentratkanals angepaßt, während die Oberfläche des Justiergliedes 10, die gegen den Reaktionsgaskanal 13 gerichtet ist, derart ausgebildet ist, daß sie in allen Positionen des Justiergliedes die Querschnittsströmungsfläche in der Strömungsrichtung kontinuierlich reduziert. Der innere Rand des Kühlblocks 12, der den Reaktionsgaskanal 13 ringförmig umschließt, ist gleichermaßen ausgebildet, daß er als das Gegenstück für das Justierglied 10 dient, so daß die Querschnittsfläche des Reaktionsgaskanals 13, der an der Austrittsöffnung 14 endet, kontinuierlich reduziert wird, wenn es nach unten weiter bewegt wird.
Unter dem Gesichtspunkt der Haltbarkeit und Durchführbarkeit des Verfahrens ist es vorteilhaft, daß der Kühlbock 12, das Justierglied 10 und der Konzentratkanal 5 gekühlt werden (beispielsweise mit Wasser), weil sich beispielsweise das Justierglied 10 in seiner oberen Stellung im wesentlichen bis zum unteren Rand der Decke 11 und in seiner unteren Stellung in den Reaktionsschacht 6 hinein erstreckt. Auch der Konzentratkanal 5 erstreckt sich bis unterhalb der Decke 11 in den Reaktionsschacht 6. Die Kühlwasserzirkulation des Kühlbockes ist mit der Bezugsnummer 16, die Kühlung des Justiergliedes der Abgabeöffnung mit Nr. 17 und die Kühlung des Konzentratkanals mit Nr. 18 gekennzeichnet. Eine für die Reaktionen wirkungsvolle Vermischung wird durch die Verwendung eines Konzentratverteilers 19 erreicht, der in 4 in größerem Detail beschrieben ist, um die Richtung des pulverförmigen Materials zu drehen und dessen Geschwindigkeit und seinen Verteilungsstatus zu erhöhen.
3a veranschaulicht einen Fall mit normaler Auslastung, d. h. fast nahe des Maximums. Jetzt ist das Justierglied 10 relativ weit oben angeordnet und es befindet sich unter einer ziemlich geringen Wärmebelastung. Die Geschwindigkeit paßt sich den Verfahrenserfordernissen an und beträgt beispielsweise 80 bis 100 m/sec. Die Form des Kanals führt das Gas ein wenig in Richtung der Mittelachse 9.
3b veranschaulicht einen Fall, in dem die Auslastung geringer ist als normal, d. h. ziemlich weit vom Maximum entfernt. Jetzt ist das Justierglied 10 gesenkt, so daß die Geschwindigkeit gemäß den Verfahrenserfordernissen erreicht werden kann und beispielsweise zwischen 80 und 100 m/sec liegt. Die Form des Kanals führt das Gas ebenso ein wenig in Richtung der Mittelachse 9.
3c eröffnet einen Fall, in dem die Auslastung gering ist, d. h. nahe des Minimums. Jetzt ist das Justierglied 10 noch weiter gesenkt, so daß wiederum die Geschwindigkeit gemäß den Verfahrenserfordernissen erreicht werden kann, die beispielsweise zwischen 80 und 100 m/sec liegt. Die Ausbildung des Kanals führt das Gas ebenso ein wenig in Richtung der Mittelachse 9.
Gemäß 4 ist der Konzentratverteiler 19 innerhalb des Konzentratkanals 5 angeordnet, so daß der rohrförmige Teil 20 (siehe auch 2) des innerhalb des Konzentratkanals angeordneten Konzentratverteilers unterhalb des unteren Randes des Konzentratkanals als ein gebogen ausgebildeter konisch aufgeweiteter Körper 21 (siehe auch 2) fortläuft, der an einem im wesentlichen horizontalen Abschlußrand 22 (siehe auch 2) endet. Der Konzentratverteiler ist mit einer Bodenplatte 23 versehen. Wie aus 2 ersichtlich ist, sind die Bodenteile sowohl des Konzentratkanals als auch des Konzentratverteilers in dem Ofenraum des Reaktionsschachtes angeordnet. Das den Konzentratkanal 5 entlangfallende Konzentrat 24 trifft auf die sich verbreiternde und verteilende stationäre geformte Oberfläche, aufgrund der der Konzentratstrom hauptsächlich horizontal nach außen umgelenkt wird, wodurch folglich ein schirmförmiger Konzentratsprühregen 25 erzeugt wird. Zusätzlich zu der geeignet ausgebildeten Oberfläche wird die Umlenkung des Konzentratstromes mittels der Perforationsöffnungen gesteigert, die an der unteren Kante des Formkörpers vorgesehen sind. Durch die Löcher in der Perforationsreihe 26 wird der Konzentratströmung ein Dispersionsluftstrom entgegen geführt, der die Richtung des Konzentrats ablenkt. Mittels der Perforationen wird die Geschwindigkeit der Druckluft entsprechend der Menge des Konzentrates eingestellt. Normalerweise ist die Richtung der Perforation horizontal nach außen von der Mittelachse des Verteilers weg gerichtet. Wenn sich der Konzentratstrom von der geformten Oberfläche ablöst, trifft er mit der Dispersionsluft 27 zusammen, die von der Perforationsreihe 26 ausgeblasen wird, so daß das Konzentrat und die Dispersionsluft zusammen in eine lose Suspension gemischt werden und die Suspension symmetrisch zur Seite mit zusätzlicher Energie versorgt wird. Die Dispersion und zusätzliche Verteilung des Konzentrates hängen von dem Impuls der eingesetzten Dispersionsluft, d. h. ihrer Menge und Geschwindigkeit ab.
Zusatzenergie wird mit steigender Menge an zugeführtem Konzentrat benötigt. Das kann durch Erhöhen der Menge an Dispersionsluft erreicht werden. Jedoch, falls die Luftmenge bei einem mit festen Perforation versehenen Dispersionsluftsystem ansteigt, steigt auch der erforderliche Druck unnötig hoch an, wodurch es vorteilhaft ist, eine zusätzliche Querschnittsfläche für die Perforationen vorzusehen. In der vorliegenden Erfindung wird das gemäß 4 mit einer zusätzlichen Perforationsreihe 28 erreicht. Diese zusätzlichen Perforationen sind unterhalb der oben beschriebenen Perforationsreihe 26 in demselben Verteilerkörper angeordnet. Die Löcher in der unteren Perforationsreihe 28 sind größer als die Löcher in der oberen Perforationsreihe 26, weil es bekannt ist, daß dies eine Möglichkeit ist, eine höhere Geschwindigkeit des abgegebenen Luftstromes zu erreichen als mit kleineren Löchern. Das ist aufgrund der Tatsache, daß die von der unteren Perforationsreihe ausgelassene Luft die Feststoffe in größerer Entfernung als die Luftströme trifft, die von der oberen Perforation ausgeblasen werden. Der Treffpunkt des Konzentrates mit den Luftströmen wird darüber hinaus verändert, indem die Löcher der Perforationsreihe 28 ein wenig nach unten ausgerichtet sind. Der Luftstrom 29, der von den unteren Löchern ausgelassen wird, verstärkt weiter das Vermischen des von den oberen Löchern ausgeblasenen Stromes mit dem Konzentrat. Die letztendliche Reaktion wird erreicht, wenn das Reaktionsgas mit eingestellter Geschwindigkeit und Richtung durch die Öffnung 14 in die verteilte Konzentratsuspension abgegeben wird.
Suspensionsschmelzen, d. h. Flammschmelzen, ist im allgemeinen autogen, d. h., daß zusätzliche Wärme durch zusätzlichen Brennstoff im wesentlichen nicht benötigt wird, weil die Reaktionen zwischen dem Konzentrat und dem Sauerstoff sehr exotherm sind. Aus praktischen Gründen ist es jedoch oft notwendig, dem Ofen kleinere Mengen an zusätzlichem Brennstoff zuzugeben. Unter den beeinträchtigenden Faktoren wollen wir die Qualität des Konzentrates betrachten. Insbesondere dann, wenn Nickelkonzentrat zugeführt wird, ist es oft notwendig, geringe Mengen zusätzlichen Brennstoffes zu verwenden. Darüber hinaus variiert die Zufuhr an zusätzlichem Brennstoff/Nickelkonzentrat erheblich, so daß die Brennstoffversorgung ebenso einstellbar sein muß. Zusatzbrennstoff, vorzugsweise Schweröl, wird durch eine in der Mitte des Konzentratverteilers (19) installierte Brennstoffleitung/Öllanze 30 geführt und in den Ofen unterhalb des Konzentratverteilers über eine Dispersionsdüse 31 eingespritzt. Zu diesem Zweck sind geeignete kommerzielle Düsen mit einem ausreichenden Arbeitsbereich für sich ändernde Betriebsauslastungen erhältlich. Die Öllanze erstreckt sich von der Mitte des Verteilers in den Ofenraum des Reaktionsschachtes, weshalb sie gekühlt werden sollte; für die Kühlung ist es vorteilhaft, Luft zu verwenden, die rings um die Lanze über eine ringförmige Leitung 32 abgegeben wird.
Die Menge des für die Verbrennung des Zusatzbrennstoffes erforderlichen Sauerstoffs ist so groß, daß die Menge an Kühlluft nicht ausreicht. Jedoch ist es notwendig, Sauerstoff in den Ofen zuzuführen, um das Öl zu verbrennen, und die Menge an Sauerstoff einstellbar zu halten. In diesem Fall, wenn mit einer normalen oder geringen Auslastung gearbeitet wird, wird der erforderliche Sauerstoff, der sogenannte Primärsauerstoff, durch einen ringförmigen Kanal 33, der die Öllanze und ihre Kühlluftleitung umschließt, an mehrere feste Düsen 34 geführt, die an dem hinteren Ende des Kanals (33), d. h. am Auslassende für den Sauerstoff befestigt sind. Durch diese Düsen wird der Sauerstoff in den Reaktionsschacht geführt. Die Anzahl der Düsen beträgt 3 bis 12, vorzugsweise 6 bis 10, so daß ein düsenartiger Effekt erzielt wird. Die Düsen sind symmetrisch rings um die Brennstoff-Dispersionsdüse 31 angeordnet. Von den Düsen 34 wird der Primärsauerstoff zuerst durch in der Verteilerbodenplatte 23 vorgesehene Sekundärlöcher 35 unterhalb der Primärsauerstoffdüsen in den Ofenraum abgegeben. Die Löcher 35 sind etwas größer als die Primärsauerstoffdüsen 34, d. h. in einem solchen Maß, daß der ausgelassene Primärsauerstoff seine Abgabegeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Menge und Düsengröße erhält, wodurch er folglich dem durch die Dispersionsdüse 31 abgegebenen Ölsprühregen in einem kontrollierten Raum untergemischt wird und folglich eine verbrennbare Ölmischung bildet.
Falls ein Bedarf an zusätzlicher Verbrennung besteht, wird die Menge an Sekundärsauerstoff, der hauptsächlich als ein ”Leckagesauerstoff” zugeführt wird, in dem Sekundärsauerstoffkanal 36 erhöht, der den Primärsauerstoffkanal 33 umgibt. Diese Zugabe wird derart ausgeführt, daß in den Sekundärlöchern 35 dieses Sekundärsauerstoffkanals annähernd dieselbe Geschwindigkeit wie in den Primärsauerstoffdüsen 34 erreicht wird. Diese Geschwindigkeit wird gemäß der Summe der Primär- und Sekundärsauerstoffmengen und der Fläche der Sekundärlöcher 35 bestimmt. Nun wird die zusätzliche Verbrennung mit der richtigen Geschwindigkeit der Verbrennungsmischung durch diesen Gesamtsauerstoff gebildet.
Beispiel 1
Bekannte Konzentratbrennersysteme werden in Flammschmelzöfen verwendet, d. h. es werden die oben beschriebenen Richtungsbrenner und zentralen Strömungsverteiler verwendet, genauso wie eine Sauerstofflanze in der Mitte des Verteilers angeordnet ist. Das Konzentrat ist sulfidisches Kupferkonzentrat mit einem Durchsatz von 50 t/h, und mit einem Sandzusatz von ca. 10%. Das verwendete Reaktionsgas ist zu 98% Sauerstoffgas, von dem 5 bis 15% durch die Mittellanze des Verteilers geführt werden und der Rest durch den Brenner. Bei einer entsprechenden Konzeption hat die äußere wassergekühlte Hülle des zentralen Konzentrat-Verteilers ca. 500 mm im Durchmesser. Das bedeutet, daß die Größe der Öffnung der Ringform – die einen Durchmesser von gut 500 mm besitzt – in der Austrittsöffnung des Einstell-Brenners ca. 20 mm ist, um eine vernünftige Einlaßgeschwindigkeit zu erhalten. Das bedeutet auch, daß die Austrittsöffnungstrukturen massiv und exakt zentriert sein müssen, um eine Asymmetrie zu vermeiden.
Falls es aus irgendeinem Grunde unmöglich sein sollte, eine derart hohe Sauerstoffanreicherung zu verwenden, das Verbrennungsgas jedoch durch Luft ersetzt werden muß, bedeutet das zu allererst, daß die Menge des Reaktionsgases auf das Fünfache erhöht wird. Wenn ebenso in Betracht gezogen wird, daß die Luft auf mindestens 200°C vorgeheizt werden muß, steigt auch die Reaktionsgasabgabegeschwindigkeit in den Schacht mit diesem Brenner mit einer festen Öffnung und derselben Kapazität, auf einen annähernd achtfachen Wert. Diese Geschwindigkeit ist in vielerlei Hinsicht zu hoch. Unter anderem steigt der notwendige Druck für das Reaktionsgas auf einen vierzigmal höheren Wert als zuvor. Es besteht oftmals keine andere Alternative, als die Auslastung zu verringern, so daß ein vernünftiger Betriebsbereich erreicht wird.
Betrachten wir nun das Verfahren und den Brenner gemäß der vorliegenden Erfindung. Wenn dieses mit hochangereichertem Sauerstoff läuft, wird eine Justierung ausgeführt, so daß das Justierglied 10 unten ist (3c), und die Öffnung 14 der ringförmigen Austrittsöffnung in dem Bereich von 20 mm und die Geschwindigkeit in einem für den Brenner normalen Niveau liegt. Wenn Luft mit einer vorangehenden Aufheizung verwendet werden muß, wird das Justierglied angehoben (3a oder 3b), so daß die Öffnung 14 am unteren Ende des Einlasses im Bereich von 50 bis 60 mm liegt und die erhaltene Geschwindigkeit wieder vernünftig eingestellt ist.
Beispiel 2
Das Beispiel beschreibt die Einstellung der Menge an Sauerstoff, die rings um eine innerhalb eines Konzentratverteilers 19 angeordnete Öllanze zuzuführen ist. Die ausgezeichnete Funktionalität des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Einstellung der Geschwindigkeit des für die Verbrennung des Öles benötigten Sauerstoffes wird am besten aus den folgenden Meßreihen ersichtlich. Ziel ist es, die Geschwindigkeit mit einer festen Sauerstoffabgabeanordnung einzustellen, die innerhalb eines Formkörpers angeordnet ist, der für eine Konzentratverteilung verwendet wird und am Boden rings um die Öllanze 31 geöffnet ist. Aus der Sicht der Reaktionen zwischen dem Konzentrat, Öl und Sauerstoff, ist es wichtig, daß eine ausreichend hohe Sauerstoffgeschwindigkeit erreicht werden kann. Es ist eine schwierige Aufgabe, weil wir hier über geschlossene Räume und eine hohe Temperatur in dem Reaktionsschacht 6 sprechen und das Konzentrat dazu tendiert, sehr leicht an den Öffnungen zu sintern, falls dort keine Gasströmung in Richtung des Ofens existiert. Deshalb steht jede mechanische Justierung der Öffnungsgröße nicht zur Diskussion, weil das Öffnungen sind, die nur von Zeit zu Zeit verwendet werden sollten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der mehrfach einstellbare Brenner ebenso in kritischen Bereichen verwendet werden, d. h. bei einer geringen und hohen Auslastung. Die durch den Zusatzbrennstoff benötigte Sauerstoffzufuhr wird durch Zufuhr des Sauerstoffs über den Primärsauerstoffkanal 33 und bei hoher Auslastung durch Sauerstoffzufuhr sowohl durch den Primär- als auch den Sekundärsauerstoffkanal 36 gewährleistet. Bei einer geringen Auslastung wird die Sauerstoffgeschwindigkeit gemäß der Geschwindigkeit (w = w_s = V_s/A_s) (siehe Tab. 1) des durch die Düse 34 abgegebenen Gases bestimmt, die an dem Ende des Primärsauerstoffkanals 33 angeordnet ist, und folglich nicht gemäß dem Sekundärloch 35. Der Index s bezieht sich auf die Düse 34. Bei einer hohen Auslastung ist die Geschwindigkeit gemäß der Gasgeschwindigkeit (w = w_o = (V_s + V_o)/A_o) bestimmt, bei der sich der Index o auf das Sekundärloch 35 bezieht.
Dies kann aus den folgenden Meßreihen verifiziert werden, die aus Gründen der Klarheit mit nur einer partiellen Einheit ausgeführt wurden (eine Düse 34 und ein Sekundärloch 35). Demgemäß lagen in der Messung zwei Sätze an Leitungen vor, von denen die äußeren und inneren Abmessungen des Primärsauerstoffkanals im Durchmesser 30/20 mm und die des Sekundärsauerstoffkanals 60/50 mm im Durchmesser betrugen. Der Abstand der Düse 34 von dem Sekundärloch 35 betrug 20 mm und der Durchmesser des Sekundärloches 35 betrug 30 mm. Die Geschwindigkeit wurde in einem Abstand von 105 mm von dem Einlaßloch gemessen. In der nachfolgenden Tabelle bezeichnet der Buchstabe S den Primärsauerstoffkanal und der Buchstabe U den Sekundärsauerstoffkanal, der Buchstabe O bezeichnet das Sekundärloch 35 und der Buchstabe X den Meßpunkt.

Insbesondere Tabelle 2 beweist die guten funktionalen Eigenschaften der Erfindung (die Geschwindigkeit w_x entsprechend den Zufuhrgeschwindigkeiten w_s, w_u und w_o, die in einem Abstand von 105 mm gemessen wurden). In den Fällen 1 und 2 wird Sauerstoff nur durch den Primärsauerstoffkanal zugeführt, und in dem Fall 3 ebenso durch den Sekundärsauerstoffkanal, wobei aus dieser Tabelle ersichtlich wird, daß sich die Gasgeschwindigkeiten in dem Abstand x ungeachtet ihrer Menge in demselben Bereich befinden. Tabelle 1

Menge	Symbol	Einheit	S	U	O	X
Querschnittsfläche	A	mm²	314	1257	707
Temperatur	T	K	300	300	300	300
Gasstrom 1	V_n1	m³/h	20	0	20
Gasstrom 2	V_n2	m³/h	10	0	10
Gasstrom 3	V_n3	m³/h	20	40	60
Gasgeschwindigkeit 1	w₁	m/s	19.4	0	8.6	9.5
Gasgeschwindigkeit 2	w₂	m/s	9.7	0	4.3	5.3
Gasgeschwindigkeit 3	w₃	m/s	19.4	9.7	25.8	16.9

Tabelle 2

Fall	w_x/w_s	w_x/w_u	w_x/w_o
1	0.49	unendlich	1.10
2	0.55	unendlich	1.23
3	0.87	1.74	0.66

Claims

Verfahren zum Einstellen der Strömungsgeschwindigkeit von Reaktionsgas, Dispersionsluft und pulverförmigem Feststoffmaterial in einem Konzentratbrenner (2) eines Suspensionsschmelzofens (1), wobei Reaktionsgas (8) und besagte Feststoffe einem Reaktionsschacht (6) des Ofens (1) zur Erzeugung einer gesteuerten und einstellbaren Suspension zugeführt werden, wobei das Reaktionsgas (8) in den Ofen um eine fein zerteilte Feststoffmaterialströmung mittels eines im Reaktionsgaskanal (13) vertikal bewegbaren Justiergliedes (10) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, – daß die Strömungsgeschwindigkeit und Abgaberichtung des Reaktionsgases (8) in den Reaktionsschacht (6) stufenlos mittels des Justiergliedes (10) und mittels eines Kühlblocks (12) eingestellt werden, der den Reaktionsgaskanal (13) umgibt und an der Decke (11) des Reaktionsschachtes (6) angeordnet ist, so daß die Geschwindigkeit des Reaktionsgases ungeachtet der Gasmenge in einer Austrittsöffnung (14) des Reaktionsgaskanals (13) auf einen Wert eingestellt wird, das Gas von der Öffnung (14), die an dem unteren Rand der Reaktionsschachtdecke (11) angeordnet ist, in den Reaktionsschacht (6) abgegeben wird, wo es dort eine Suspension mit dem pulverförmigen Feststoffmaterial bildet, und – dass die Feststoffe mittels Dispersionsluft in Richtung auf das Reaktionsgas (8) verteilt werden, derart, dass die für das Verteilen dieses Materials benötigte Dispersionsluft gemäß der Zufuhr des pulverförmigen Materials eingestellt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsgasströmungsgeschwindigkeit in einem Ringraum des Reaktionskanals (13) zwischen Justierglied (10) und Kühlblock (12) eingestellt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des Reaktionsgases (8) derart eingestellt wird, daß sie von der Mittelachse (9) des Reaktionsschachtes (6) weg gerichtet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des Reaktionsgases (8) parallel zu der Mittelachse (9) des Reaktionsschachtes (6) eingestellt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Justierglied (10), mit dem die Einstellung der Querschnittsfläche und Orientierung des Reaktionsgasstromes vollzogen wird, gekühlt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Oberflächen des Justiergliedes (10) und des Kühlblocks (12), die auf der Seite des Reaktionsgaskanals (13) angeordnet sind, so geformt sind, dass durch sie die Querschnittsströmungsfläche in Strömungsrichtung des Reaktionsgases (8) reduziert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionsluft in zwei Kanäle aufgeteilt wird, d. h. in eine Primärdispersionsluft (27) und eine Sekundärdispersionsluft (29), wobei die Primärdispersionsluft (27) für das pulverförmige Material von der Mittelachse (9) des Reaktionsschachtes (6) horizontal nach außen geführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionsluft in zwei Kanäle aufgeteilt wird, d. h. in eine Primärdispersionsluft (27) und eine Sekundärdispersionsluft (29), wobei die Sekundärdispersionsluft (29) für das pulverförmige Material unterhalb der Primärdispersionsluft (27) zugeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärdispersionsluft (29) für das pulverförmige Material ein wenig nach unten ausgerichtet eingebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strom des pulverförmigen Materials Brennstoff unterhalb des Konzentratverteilers (19) zugeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strom des pulverförmigen Materials Sauerstoff in den Reaktionsschacht (6) zugeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß von innerhalb des Stromes des pulverförmigen Materials Sauerstoff in den Reaktionsschacht (6) ringförmig um die Brennstoffversorgung zugeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Stromes des pulverförmigen Materials Sauerstoff in den Reaktionsschacht (6) in zwei ringförmigen Strömen um die Brennstoffzufuhr zugeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Justiergliedes (10) und des Kühlblockes (12) die Reaktionsgasgeschwindigkeit auf einen konstanten Wert eingestellt wird.
Mehrfach einstellbarer Brenner (2) zum Zuführen von Reaktionsgas (8) und pulverförmigen Feststoffen (Konzentrat) sowie Dispersionsluft in einen Reaktionsschacht (6), wobei der Brenner (2) einen Konzentrat-Verteiler (19), der in einem Konzentrateinlaßkanal (5) angeordnet ist, und ein Justierglied (10) zum geregelten Zuführen von Reaktionsgas sowie einen Reaktionsgaskanal (13) umfasst, der den Konzentrateinlaßkanal (5) ringförmig umschließt, dadurch gekennzeichnet – dass der Konzentrat-Verteiler (19) mit Dispersionsluftperforationen versehen ist – daß das Justierglied (10) am Innenrand des Reaktionsgaskanals (13) angebracht ist und mit einem Kühlblock (12) einen Reaktionsgaskanal (13) bildet, so daß die Strömungsgeschwindigkeit und Richtung des Reaktionsgases stufenlos (8) zwischen Kühlblock (12) und Justierglied mittels des sich vertikal bewegbaren ringförmigen Justiergliedes (10) einstellbar ist, der Kühlblock (12) an der Decke (11) des Reaktionsschachtes so angeordnet ist, daß durch die Oberflächen des Justiergliedes (10) und des Kühlblockes (12) die Querschnittsströmungsfläche des Reaktionsgases in der am unteren Rand der Decke (11) angeordneten Austrittsöffnung (14) des Reaktionsgaskanals (13) in allen Positionen des Justiergliedes am kleinsten ist, und – daß der Konzentrat-Verteiler (19) für das pulverförmige Material unterhalb einer geformten Oberfläche (21) eines konisch aufgeweiteten Körpers mit zwei Perforationsreihen (26, 28) versehen ist.
Mehrfach einstellbarer Brenner gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Bewegung des Justiergliedes (10) mittels einer Justiervorrichtung (15) erzeugbar ist, die an der Oberseite der Decke (11) angeordnet ist und auf Veränderungen der Auslastung und/oder der Sauerstoffanreicherung reagiert.
Mehrfach einstellbarer Brenner gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Justierglied (10) mit einer Kühlvorrichtung (17) versehen ist.
Mehrfach einstellbarer Brenner gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Konzentrateinlaßkanal (5) für das pulverförmige Material mit einer Kühlvorrichtung (18) versehen ist.
Mehrfach einstellbarer Brenner gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Justierglied (10) in seiner oberen Stellung im wesentlichen bis zum unteren Rand der Decke (11) erstreckt.
Mehrfach einstellbarer Brenner gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Justierglied (10) in seiner oberen Stellung bis an den oberen Teil (7) des Reaktionsschachtes (6) erstreckt.
Mehrfach einstellbarer Brenner gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils zum Reaktionsgaskanal (13) gerichtete äußere Fläche des Justiergliedes (10) und die innere Fläche des Kühlblockes (12) so geformt sind, daß der Reaktionsgaskanal (13) – gesehen in entgegen gesetzter Richtung zur Strömungsrichtung des Reaktionsgases – von der Mittelachse (9) des Reaktionsschachtes weg gerichtet ist.
Mehrfach einstellbarer Brenner gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils zum Reaktionsgaskanal (13) gerichtete äußere Fläche des Justiergliedes (10) und die innere Fläche des Kühlblockes (12) so geformt sind, daß der Reaktionsgaskanal (13) parallel zu der Mittelachse (9) des Reaktionsschachtes verläuft.
Mehrfach einstellbarer Brenner gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine obere Perforationsreihe (26) in dem konisch aufgeweiteten Körper vorgesehen ist, die im wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.
Mehrfach einstellbarer Brenner gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine untere Perforationsreihe (28) in dem konisch aufgeweiteten Körper vorgesehen ist, die nach unten geneigt ausgerichtet ist.
Mehrfach einstellbarer Brenner gemäß Anspruch 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher in der unteren Perforationsreihe (28) des konisch aufgeweiteten Körpers größer sind als die Löcher in der oberen Perforationsreihe (26).
Mehrfach einstellbarer Brenner gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Konzentrat-Verteilers (19) eine Brennstoffleitung (30) und eine sie umschließende Kühlluftleitung (32) angeordnet sind.
Mehrfach einstellbarer Brenner gemäß Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß um die Brennstoffleitung (30) und die Kühlleitung (32) ein ringförmiger Primärsauerstoffkanal (33) vorgesehen ist.
Mehrfach einstellbarer Brenner gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein den Primärsauerstoffkanal (33) umgebender ringförmiger Sekundärsauerstoffkanal (36) vorgesehen ist.
Mehrfach einstellbarer Brenner gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsende des Primärsauerstoffkanals (33) mit Düsen (34) versehen ist.
Mehrfach einstellbarer Brenner gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Konzentrat-Verteiler (19) eine Bodenplatte (23) aufweist, die mit Sekundärlöchern (35) zum Auslaß des Primärsauerstoffs versehen ist.
Mehrfach einstellbarer Brenner gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärlöcher (35) größer sind als die Öffnung der Primärsauerstoffdüsen (34).