DE19806823A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Verbrennung vanadiumhaltiger Brennstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbrennung vanadiumhaltiger Brennstoffe gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 und ein Verfahren zur Verbrennung vanadiumhalti­ ger Brennstoffe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Vanadiumhaltige Brennstoffe fallen als Rückstände bei der Erdölverarbeitung an. Diese Rückstände werden in Feuerungs­ anlagen verbrannt, wobei Vanadium und Verbindungen davon sowie andere wiederverwertbare Bestandteile der Rückstände als Schlacke und Asche anfallen, die vorteilhafterweise weiter aufbereitet werden können. Gleichzeitig kann die bei der Verbrennung freiwerdende Wärme rückgewonnen werden.

Bei dieser Verbrennung wird in der Regel ein vanadiumhalti­ ges Brennstaub-Luftgemisch sowie Verbrennungsluft einer Ro­ tationsbrennkammer über Zuführungen aufgegeben. Hierbei hat sich gezeigt, daß bei den fahrbaren Feuerraumtemperaturen spontan flüssige Schlacke gebildet wird, welche zu nachtei­ ligen Schlackenanbackungen im Bereich der Zuführdüsen des Brennstaub-Luftgemisches und der Verbrennungsluft führen. Auch wurde festgestellt, daß die Bildung der flüssigen Schlacke offensichtlich durch mineralischen Bestandteile des Brennstoffs wie V, Ni, Fe etc. bedingt ist und durch Änderung der Verfahrensparameter wenig oder nicht verhin­ dert werden kann.

Ausgehend von diesen Problemen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die überraschend hohe Reakti­ vität von vanadiumhaltigen Erdölvergasungsrückständen zur Aufbereitung und Gewinnung von Vanadium zu nutzen und eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Verbrennung vanadium­ haltiger Brennstoffe zu schaffen, welche eine besonders ef­ fiziente Rückgewinnung von Vanadium und eine Heißgaserzeu­ gung ermöglichen.

Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Verfahrensmäßig wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 12 gelöst.

Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrich­ tung und des Verfahrens sind in den Unteransprüchen bean­ sprucht.

Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, die überraschenderweise außerordentlich schnelle Zündung und kurze Ausbrandzeit vanadiumhaltiger Brennstoffe, was auf eine katalytische Wirkung der metallischen Bestandteile bzw. von Vanadium-Oxiden zurückgeführt wird, für die Ver­ brennung der Rückstände und Rückgewinnung des Vanadiums aus den Erdölvergasungsrückständen in einer Staubfeuerung zu nutzen.

Zur Vermeidung der nachteiligen Verschlackung der Zuführ­ düsen, insbesondere des Brennstaub-Luftgemisches, ist gemäß einer "ersten" Vorrichtungsvariante vorgesehen, den Staub­ brenner als Kopfbrenner mit einer kegelstumpfartigen Deckelwand auszubilden und in der Decke außermittig eine vor­ gebbare Anzahl Staubdüsen, welche lanzenartig ausgebildet sind, anzuordnen. Über diese Staubdüsen wird der Brennstaub auf Sekanten unter einem vorgebbaren Winkel zur Längsachse der Brennkammer in die feuerfest ausgekleidete Brennkammer eingeblasen. Direkt nach dem Austritt aus den Staubdüsen wird keine Sekundär-Verbrennungsluft zugeführt, weshalb es zu nahstöchiometrischen bis stark unterstöchiometrischen Verhältnissen in dieser ersten Verbrennungszone, z. B. mit λ = 0,2 bis 1,0, kommt.

Die Anordnung der Staubdüsen bzw. Staublanzen im Deckel der Brennkammer verhindert bei dieser Variante ein Zusetzen der Düsen mit Schlacke. Es ist vorteilhaft, daß die Staubaus­ trittsgeschwindigkeit zur Änderung der Zündfront des Stau­ bes in einem vorgebbaren Abstand zur Düse verändert werden kann. Zweckmäßigerweise betragen die Geschwindigkeiten des zugeführten Brennstaubs zwischen 10 und 45 m/sec, vorzugs­ weise 20 m/sec.

In Versuchen wurde festgestellt, daß die Reaktivität des vanadiumhaltigen Brennstoffes maßgeblich vom Vanadium- und Sauerstoffgehalt der Rückstände abhängig ist. Bei einem ge­ ringeren Vanadium- und Sauerstoffgehalt ist es vorteilhaft, die langsamere Reaktionsgeschwindigkeit durch eine bessere Vermischung des Brennstaubs und der Luft zu kompensieren. Vorrichtungsmäßig kann eine derartige Vermischung durch Drall-Einrichtungen in dem vorzugsweise ringförmigen Ver­ brennungsluftkanal des Kopfbrenners bzw. Deckenbrenners realisiert werden.

Zur Zuführung von Sekundärluft in die Brennkammer kann eine gestufte Luftzuführung über mehrere, vorzugsweise über zwei Luftdüsen, vorgesehen sein. Speziell geformte Klappen in den Luftdüsen ermöglichen eine Veränderung der Austrittsge­ schwindigkeit der Verbrennungsluft bei unterschiedlichen Massenströmen. Auf diese Weise kann das Asche-/Schlacke­ verhältnis variiert werden. Außerdem wirkt sich die Aus­ trittsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft auf den Ausbrand aus, so daß über die Austrittsgeschwindigkeit der Verbren­ nungsluft auch der Ausbrand gesteuert werden kann.

Gemäß einer "zweiten" Vorrichtungsvariante wird ebenfalls ein Kopfbrenner in einer Decke oder einem Deckel eines Brennraums angeordnet. Der Brennraum kann in der ersten und zweiten Vorrichtungs- und Verfahrensvariante in einer aus­ gemauerten Brennkammer ausgebildet sein. Der Kopfbrenner wird dann in einer Decke der feuerfest ausgekleideten Brennkammer angeordnet.

Der Kopfbrenner kann auch als Sturz- oder Deckenbrenner be­ zeichnet werden.

Es ist vorteilhaft, daß die feuerfeste Auskleidung der zy­ lindrischen Brennkammer als Zündhilfe und ein Doppelmantel zur Vorwärmung von Verbrennungsluft dient. Die Verbrennung wird innerhalb eines kleinen Brennkammervolumens weitgehend abgeschlossen, so daß ein Abhitzekessel, welcher der feuer­ fest ausgekleideten Brennkammer nachgeschaltet ist, ein ge­ ringeres Volumen aufweisen kann, als wenn keine ausgemauer­ te Brennkammer zur Verfügung stehen würde. Die bei dieser Lösung erreichbaren investitionstechnischen Vorteile sind daher offenkundig.

Auch ist es zweckmäßig, wenn der Kopfbrenner einen Start­ brenner aufweist, der vorzugsweise mit Gas oder Öl betrie­ ben wird und ein Ringspalt für das vanadiumhaltige Brenn­ staub-Luftgemisch konzentrisch um den Startbrenner angeord­ net ist.

Die Verbrennung mit einem Kopfbrenner in einer feuerfest ausgekleideten Brennkammer wird bei Temperaturen im Bereich von 1100°C bis 1650°C, vorzugsweise bei 1200°C durchgeführt. Hierbei wurde festgestellt, daß die vanadium­ haltigen Rückstände in einem sicheren Abstand vor dem Kopf­ brenner zünden und, begünstigt durch die feuerfesten Wände der ausgemauerten Brennkammer, ein Volumen höchster Ver­ brennungsintensität gebildet wird. Dadurch kann ein nahezu vollständiger und schneller Abbrand des Brennstoffs er­ reicht werden, was sich anlagentechnisch vorteilhaft auf das Nachreaktionsvolumen eines ersten Zuges eines nachge­ schalteten Abhitzekessels auswirkt. Das bei der Verbrennung gebildete Rauchgas und die flüssigen Schlacken gelangen in den Abhitzekessel, in welchem die Schlacke auf Temperaturen unterhalb der Erstarrungstemperatur von etwa 800 bis 900°C abgekühlt wird und vorteilhafterweise größten­ teils als feinster Staub mit dem Rauchgas ausgetragen wer­ den kann.

Für den Fall, daß Schlacke anfällt, ist es zweckmäßig, den Abhitzekessel, insbesondere den ersten Zug, mit einem Schlackenaustrag zu versehen, so daß an den feuerfesten Wänden der Brennkammer niedergeschlagene Schlacketröpfchen, welche in den Abhitzekessel fallen, ausgetragen werden können.

In einer "dritten" Vorrichtungsvariante ist ein Brennraum mit vorgeschaltetem Kopfbrenner in einem Abhitzekessel an­ geordnet. Der Kopfbrenner ist in der Decke des ersten Zuges des Abhitzekessels eingebaut. Eine Zündhilfe braucht bei dieser Vorrichtungs- und Verfahrensvariante nicht zur Verfügung zu stehen. Es ist deshalb verfahrensmäßig vorge­ sehen, den Kopfbrenner zur Erzielung höherer Verbrennungs­ temperaturen mit geringerem Luftüberschuß zu fahren. Der Luftüberschuß bewegt sich im Bereich von λ = 1,05 bis 1,4, vorzugsweise bei λ = 1,1. Wenn die Verbrennung bei Temperaturen von 1600 bis 1800°C durchgeführt wird, kann hierbei ein guter Ausbrand erreicht werden.

Falls sich keine stabile Flamme bilden sollte, ist es von Vorteil, den zentral angeordneten Startbrenner mit geringe­ rer Last als Stützbrenner zu verwenden.

Aufgrund der hohen Verbrennungstemperaturen entsteht bei dieser Vorrichtungsvariante ebenfalls flüssige Schlacke. Die Schlackentröpfchen werden in dem Rauchgas fein verteilt und erkalten im Flugstrom durch einen Strahlungswärmeaus­ tausch mit den Begrenzungswänden des Abhitzekessels. Das vanadiumhaltige Brenngut wird somit nahezu vollständig als staubförmige Schlacke ausgetragen. Eine Abführung von er­ starrten Schlacken, welche in der Regel aufwendig ist, kann daher entfallen.

Zweckmäßigerweise wird rezirkuliertes Rauchgas über Düsen in der Kesseldecke und konzentrisch zum Decken- bzw. Sturz­ brenner senkrecht eingedüst. Schlackentröpfchen an den Wän­ den des Abhitzekessels werden durch das eingedüste rezirku­ lierte Rauchgas abgewiesen und Anbackungen an den Wänden des Abhitzekessels verhindert. Vor Eintritt in Rohrbündel, welche insbesondere in einem dritten Zug des Abhitzekessels angeordnet sind, wird das Rauchgas und die darin enthaltenen Schlackebestandteile auf unter 500°C abgekühlt, um eine Korrosion, insbesondere aufgrund von Vanadiumoxiden, spe­ ziell von Vanadiumpentoxid, zu vermeiden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung wei­ ter erläutert; in dieser zeigen in einer stark schemati­ sierten Darstellung:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine "erste" Va­ riante einer Brennkammer und eines Kopfbrenners mit kegelstumpfartig ausgeführtem Deckel und Staublanzen nach Linie A-A gemäß Fig. 2;

Fig. 2 eine teilgeschnittene Draufsicht auf die Brenn­ kammer gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch eine "zweite" Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Brennkammer, einem Kopfbrenner und einem nachgeschalteten Abhitzekessel (aus­ schnittsweise dargestellt);

Fig. 4 eine Draufsicht nach Pfeil IV gemäß Fig. 3;

Fig. 5 eine schematisierte Darstellung eines Abhitze­ kessels;

Fig. 6 eine "dritte" Variante mit einem Kopfbrenner in der Decke eines Abhitzekessels ohne Ausmaue­ rung;

Fig. 7 eine Draufsicht nach Pfeil VII gemäß Fig. 6, und

Fig. 8 einen vertikalen Schnitt durch eine Modifikation einer Vorrichtung nach Fig. 3.

Eine "erste" Variante der Vorrichtung zur Verbrennung vana­ diumhaltiger Brennstoffe gemäß Fig. 1 zeigt eine Brennkam­ mer 4 mit einem kegelstumpfartig ausgeführten Deckel oder einer Decke 14, einen Startbrenner 3, eine Staublanze 5, die in einer geneigten Deckenwand 15 angeordnet ist. Im unteren Bereich ist ein Rauchgasaustritt 13 vorhanden. Die Brennkammer 4 weist eine feuerfeste Aus­ kleidung 22 und einen Doppelmantel 23 auf, in welchem Ver­ brennungsluft vorgewärmt wird. Der ausgemauerte Doppelman­ tel dient als Zündhilfe.

Fig. 1 und Fig. 2 verdeutlichen, daß die Staublanze 5 durch ihre Anordnung eine Einblasung von vanadiumhaltigem Brennstaub-Luftgemisch auf einer Sekante 33 ermöglicht, welche in einem Winkel von etwa 50° zu einer Längsachse 24 ausgebildet ist. In der Brennkammer 4 sind zwei Luft­ düsen 30 angeordnet, durch welche Sekundärluft tangential zugeführt wird. Aus der Querschnittsdarstellung gemäß Fig. 2 geht hervor, daß vor den zwei untereinander angeordneten Luftdüsen 30 Abweisernasen 36 ausgebildet sind, in deren Bereich Wasserrohre 34 verlaufen. Im Bereich der Luftdüsen 30 sind Klappen 31 zur Beeinflussung der Luftzuführung an­ geordnet.

Die in einem Brennraum 9 der Brennkammer 4 gebildeten Schlacken und Rauchgase werden über den Rauchgasaustritt 13 einem nachgeschalteten Abhitzekessel 6 zugeführt (siehe Fig. 5).

Fig. 3 und 4 zeigen eine "zweite" Variante einer Vorrich­ tung mit feuerfest ausgekleideter Brennkammer 4 mit einem Brennraum 9 und einer Decke 14 mit einem Kopfbrenner 2 als Staubbrenner.

Die Brennkammer 4 ist im Bereich ihrer Austrittsöffnung 19 für Schlackentröpfchen und Rauchgas auf einem Deckel bzw. einer Decke 16 eines Abhitzekessels 6 angeordnet. Der Kopf­ brenner 2 weist einen mittig angeordneten Startbrenner 3 sowie eine ringförmige Düse 17 für Verbrennungsluft 7 und eine innere ringförmige Düse 18 auf, wobei der Düse 18 über eine Zuführung 8 das Brennstaub-Luftgemisch zugeführt wird. In der äußeren ringförmigen Düse 17 für die in einem Dop­ pelmantel 23 vorgewärmte Verbrennungsluft 7 ist eine Ein­ richtung 12 angeordnet, welche zu einer stärkeren oder minderen Vermischung und Drallbildung zwischen Luft und Brennstoff in Abhängigkeit von dem Vanadium- und Sauer­ stoffgehalt des Brennstoff eingestellt werden kann. Der Deckel 14 der Brennkammer 4 ist in diesem Ausführungsbei­ spiel flach ausgebildet und weist Flammenwächter 29 auf. Der Kopfbrenner 2 gemäß Fig. 3 führt zu einer außerordent­ lich schnellen Zündung des Brennstoff-Luftgemisches und zu kurzen Ausbrandzeiten. Die Verbrennung wird innerhalb des Brennraums 9, welcher ein relativ kleines Volumen aufweist, weitgehend abgeschlossen, und auch der Nachreaktionsraum des Abhitzekessels 6 kann ein relativ geringes Volumen auf­ weisen.

Fig. 5 zeigt einen Abhitzekessel 6 mit einem ersten, zweit­ en und dritten Zug 6.1, 6.2 und 6.3. Die Decke 16 des Ab­ hitzekessels 6 ist in Fig. 5 nur angedeutet. In den ersten Zug 6.1 des Abhitzekessels 6 gelangt ein Gemisch von Rauch­ gas und Schlacketröpfchen über die Austrittsöffnung 19 (siehe Fig. 3). Um zu verhindern, daß die Schlacke sich an Begrenzungswänden 27 des Abhitzekessels 6 niederschlägt und zu festen Anbackungen führt, wird über Düsen 26, welche gemäß Fig. 3 konzentrisch um die Austrittsöffnung 19 im Deckel 16 des Abhitzekessels 6 ausgebildet sind, rezirku­ liertes Rauchgas eingeblasen. Das rezirkulierte Rauchgas schützt die Wände des Abhitzekessels 6 vor Schlackeabset­ zungen. Die kreisförmige konzentrische Anordnung der Düsen 26 geht auch aus Fig. 4 hervor. Im unteren Bereich des er­ sten Zuges 6.1 ist eine Austragsöffnung 21 für die Ent­ aschung bzw. den Schlackeaustrag vorgesehen.

Der Abhitzekessel 6 weist Rohre im ersten und zweiten Zug 6.1 und 6.2 auf und arbeitet nach dem Niederdruck-Verdampf­ system. Im dritten Zug 6.3 sind Rohrbündel 38 und bodensei­ tig eine Austragsöffnung 32 für mit Schlackenasche belade­ nes Rauchgas angeordnet.

Fig. 6 und 7 zeigen eine "dritte" Vorrichtungsvariante, bei welcher ein Kopf- bzw. Deckenbrenner 2 in der Decke 16 eines Abhitzekessels 6 angeordnet ist. Der Deckenbrenner 2 ist mittig in der Decke 16 oberhalb des ersten Zuges 6.1 des Abhitzekessels angeordnet. Der Deckenbrenner 2 weist einen mittig angeordneten Startbrenner 3 auf. Das Brennstaub-Luft­ gemisch wird über die Zuführung 8 und eine ringförmige Düse 18 in einen Brennraum 9 im Bereich des ersten Zuges 6.1 eingeblasen. Der Deckenbrenner 2 entspricht bis auf die Zu­ führung vorgewärmter Verbrennungsluft 7 dem Deckenbrenner gemäß Fig. 3. Der Deckenbrenner 2 wird jedoch mit einem ge­ ringeren Luftüberschuß gefahren, um höhere Verbrennungstem­ peraturen von ca. 1600 bis 1800°C und ebenfalls einen guten Ausbrand zu erreichen.

Bei der Verbrennung im Brennraum 9 des ersten Zugs 6.1 des Abhitzekessels 6 entsteht Rauchgas und aufgrund der hohen Verbrennungstemperaturen zunächst flüssige Schlacke. Diese befindet sich als fein verteilte Tröpfchen im Rauchgas und erkaltet durch Strahlungswärmeaustausch mit Membranwänden bzw. Begrenzungswänden 27 des Abhitzekessels 6. Auf diese Weise wird die Schlacke staubförmig mit dem Rauchgas ausge­ tragen. Eine Abführung fester Schlacke ist nicht erforder­ lich. Die Begrenzungswände 27 werden im Prinzip von durch­ strömten Rohren gebildet, die in entsprechenden Sammlern 35 zusammengeführt sind.

Um Anbackungen zu verhindern, wird rezirkuliertes Rauchgas über einen Ringkanal 28 (Fig. 3) und in der Kesseldecke 16 angeordnete Düsen 26 eingeblasen. Die Schlacketröpfchen werden dadurch von den Wänden des Abhitzekessels 6 abgewie­ sen. In dem Abhitzekessel 6 erfolgt eine Abkühlung von Rauchgas und Schlacketröpfchen auf < 500°C.

Indem nach der "dritten" Verfahrens- und Vorrichtungsva­ riante gemäß Fig. 6 und 7 keine feuerfest ausgemauerte Brennkammer mehr erforderlich ist, entstehen erhebliche Vorteile. So wird wegen der geringen Speichermasse der Feuerung im ersten Zug 6.1 ein schnelles An- und Abfahren möglich. Es wird keine lange Aufheizzeit benötigt. Die Vor­ richtung kann ohne lange Nachkühlzeit außer Betrieb gesetzt werden. Bei Notabschaltungen müssen keine thermischen Schä­ den durch fehlende Kühlung befürchtet werden. Die Brenner­ last kann sehr schnell geändert werden. Brennereinstell­ versuche können rasch und zügig durchgeführt werden. Be­ harrungszeiten sind kurz und erlauben einen schnellen Ab­ schluß der Einstellarbeiten. Der gesamte Aufbau der Vor­ richtung ist erheblich vereinfacht, was sich kostendämpfend auswirkt und den Gebrauchswert erhöht. Es sind keine Flä­ chen vorhanden, an denen sich flüssige Schlacke nieder­ schlagen und herunterlaufen kann.

In Fig. 8 ist in einem Vertikalschnitt eine Modifikation der Brennkammer 4 und des Deckenbrenners 2 nach Fig. 3 ge­ zeigt.

Übereinstimmende Elemente und Anordnungen sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 3.

Die Modifikation betrifft im wesentlichen eine zweifache Ringdüse 17, 17', die im wesentlichen koaxial um den Startbrenner 3 und die das Brennstaub-Luftgemisch zufüh­ rende Ringdüse 18 vorgesehen ist. In den Ringdüsen 17, 17' für die vorgewärmte Verbrennungsluft sind Dralleinrichtun­ gen 12 und im oberen Bereich steuerbare Klappen 41 vorhan­ den.

Die im Doppelmantel 23 vorgewärmte Verbrennungsluft kann bei dieser Modifikation über entsprechend regelbare Klap­ pen 42 ganz oder teilweise zur Beschickung der Ringdüsen 17, 17' geleitet werden.

Es ist aber auch möglich über die entsprechenden Klappen 42 die vorgewärmte Verbrennungsluft über eine Luftdüse 30, be­ abstandet zum Kopfbrenner, etwa tangential in den Brennraum 9 einzublasen.

Claims (29)

1. Vorrichtung zur Verbrennung von vanadiumhaltigen Brennstoffen,
mit einem Startbrenner (3),
mit einer Zuführung (8) für ein Brennstaub-Luftge­ misch und
mit einem Brennraum (9) mit Rauchgasaustritt (13) und Schlackenabzug (11),
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens der Startbrenner (3) und die Zuführung (8) für das Brennstaub-Luftgemisch in einem Kopfbren­ ner (2) vorgesehen sind,
daß der Kopfbrenner (2) dem Brennraum (9) vorgeord­ net, insbesondere als Deckenbrenner ausgelegt ist,
daß die Zuführung (8) mindestens eine Staubdüse (5) aufweist, und
daß Kopfbrenner (2) und Orientierung der Staubdüse(n) (5) so ausgelegt sind, um ein Rückströmen flüssiger Schlackepartikel zum Kopfbrenner zu verhindern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Startbrenner (3) mittig und die Staubdüse(n) (5) lanzenartig in der Deckenwand (15) des Kopfbren­ ners (2) angeordnet sind, und
daß der Brennraum (9) von einer Brennkammer (4) mit einer feuerfesten Auskleidung (22) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubdüse(n) (5) unter einem Winkel zwischen 35° und 65°, vorzugsweise zwischen 48° und 51°, zu einer Längsachse (24) und insbesondere ei­ ner Radialen (25) der Brennkammer (4) angeordnet ist/sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfbrenner (2) kegelstumpfartig ausgebildet ist und der Neigungswinkel zwischen seiner Deckenwand (15) und seiner Längsachse (24) zwischen 20° und 60° liegt, vorzugsweise etwa 45° beträgt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Wandung (22) der Brennkammer (4) axial be­ abstandet mindestens zwei Luftdüsen (30) für weitge­ hend tangentiale Einströmung von Sekundärluft vorgesehen sind, und
daß die Verlängerung der Längsachse(n) der Staubdü­ se(n) (5) in den Bereich zwischen den zwei Luftdüsen (30) orientiert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Brennraum (9) in einer Brennkammer (4) ausge­ bildet ist, welcher eine feuerfeste Auskleidung (22) und einen Doppelmantel (23) zur Vorwärmung von Ver­ brennungsluft (7) aufweist, und
daß das vanadiumhaltige Brennstaub-Luftgemisch und die vorgewärmte Verbrennungsluft (7) über ringförmige, ko­ axial zum Startbrenner (3) angeordnete Düsen (18, 17) im Kopfbrenner (2) dem Brennraum (9) zuführbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Brennkammer (4) ein Abhitzekessel (6) nachge­ schaltet ist, und
daß der Abhitzekessel (6), welcher vorzugsweise drei Züge (6.1, 6.2, 6.3) aufweist, eine Austragsvorrich­ tung (21) für feste Schlacken, insbesondere in dem er­ sten Zug (6.1), aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kopfbrenner (2) in einer Decke (16) eines Ab­ hitzekessels (6) angeordnet ist, und
daß der Brennraum (9) im Bereich des ersten Zuges (6.1) des Abhitzekessels (7) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Decke (16) des Abhitzekessels (6, 6.1) Dü­ sen (26) zur Zuführung von rezirkuliertem Rauchgas an­ geordnet sind, und
daß die Düsen (26) insbesondere auf Begrenzungswände (27) des Abhitzekessels (6) gerichtet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführung (37, 30) der Verbrennungsluft (7) und/oder der Zuführung (8) des Brennstaub-Luftgemi­ sches, Klappen- oder Dralleinrichtungen (12, 31, 41, 42) vorgesehen sind, welche in Abhängigkeit von dem Vanadiumgehalt und der Reaktionsgeschwindigkeit des Brennstaub-Luftgemisches einstellbar sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Startbrenner (3) gas- oder ölbetrieben ausge­ bildet und zusätzlich als Stützbrenner einsetzbar ist.

12. Verfahren zur Verbrennung vanadiumhaltiger Brennstoffe aus der Erdölaufbereitung,
bei dem die vanadiumhaltigen Brennstoffe als Brenn­ staub-Luftgemisch einer Vorrichtung mit Brenner, ins­ besondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, zugeführt werden,
bei dem das Brennstaub-Luftgemisch in einem Brennraum verbrannt wird, und
das entstehende Rauchgas abgezogen und die Schlacken ausgetragen werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Brennstaub-Luftgemisch einem Kopfbrenner (2) als Staubbrenner zugeführt wird,
daß das Brennstaub-Luftgemisch mit kurzen Ausbrandzei­ ten und einer einstellbaren Zündfront verbrannt wird,
und daß mindestens die Einströmrichtung des Brenn­ staub-Luftgemisches und die Zuführung von Verbren­ nungsluft so eingestellt wird,
daß ein Rückströmen flüssiger Schlackepartikel zum Kopfbrenner weitgehend verhindert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Brennstaub-Luftgemisch unmittelbar nach dem Austritt in den Bereich des Kopfbrenners keine Ver­ brennungsluft zugeführt wird,
so daß in diesem Bereich eine Verbrennungszone mit nahstöchiometrischen bis unterstöchiometrischen Ver­ hältnissen von λ ca. 0,2 bis 1,0 eingestellt wird.

14. Verfahren einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstaub-Luftgemisch aus dem Kopfbrenner (2) auf einer Sekante (33) unter einem vorgebbaren Winkel zu einer Längsachse (24) und einer Radialen eines Brennraumes (9) zugeführt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft im wesentlichen tangential und/oder gestuft mit axialem Versatz dem Brennraum zu­ geführt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß das Brennstaub-Luftgemisch in den Brennraum (9) einer Brennkammer (4) eingeblasen wird, und
daß durch eine feuerfeste Auskleidung (22) der Brenn­ kammer (4) eine Zündhilfe bei der Verbrennung und ein Volumen höchster Verbrennungsintensität gebildet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstaub-Luftgemisch bei Temperaturen zwi­ schen 1100°C und 2000°C mit einer hohen Zünd­ willigkeit und einer Zündfront im Bereich von etwa 10 mm bis 600 mm, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 400 mm, vor dem Kopfbrenner (2) bzw. einer Düse des Brennstoff-Luftgemisches verbrannt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12, 16, 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbrennung in der Brennkammer (4) mit einer feuerfesten Auskleidung (22) bei Temperaturen um 1200°C durchgeführt wird,
daß ein Gemisch aus Rauchgas und Schlacke- bzw. Asche­ tröpfchen gebildet wird,
daß das Gemisch nach kurzer Verweilzeit und weitgehend ausgebrannt aus der Brennkammer (4) in einen Abhitze­ kessel (6) eingeleitet wird,
daß in den Abhitzekessel (6) im Bereich eines ersten Zuges (6.1) rezirkuliertes Rauchgas eingeblasen und entlang von Begrenzungswänden (27) geführt wird, und
daß die flüssigen Schlackebestandteile ausgetragen werden.

19. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß das Brennstaub-Luftgemisch in einem Brennraum (9) verbrannt wird, welcher in einem ersten Zug (6.1) ei­ nes Abhitzekessels (6) durch Anordnung des Kopfbren­ ners (2) in einer Decke (16) des Abhitzekessels (6) gebildet wird,
daß der Kopfbrenner (2) zur Erzielung höherer Verbren­ nungstemperaturen mit einem geringeren Luftüberschuß gefahren wird, wobei der Luftüberschuß im Bereich von λ 1,05 bis 1,4, insbesondere bei λ = 1,1, liegt,
daß die Verbrennung bei Temperaturen von ca. 1600°C bis 1800°C und-einem nahezu vollständigen guten Ausbrand durchgeführt wird,
daß Rauchgas und flüssige Schlacke gebildet wird, wel­ che an Rohrbündel-Heizflächen, insbesondere eines dritten Zuges (6.3) des Abhitzekessels (6) auf unter 900°C abgekühlt werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigen Schlackebestandteile in dem Abhitze­ kessel (6) unter die Erstarrungstemperatur der Schlacke von etwa 800°C bis 900°C abgekühlt und als feine Stäube mit dem Rauchgas ausgetragen werden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft (7) in einem Doppelmantel (23) der Brennkammer (4) vorgewärmt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 12, 18, 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstaub-Luftgemisch über eine den Start­ brenner (3) umgebende ringförmige Düse (18) und die Verbrennungsluft (7) über eine koaxial dazu liegende ringförmige Düse (17) dem Brennraum (9) zugeführt wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündfront des Brennstaub-Luftgemisches über eine Änderung der Staubaustrittsgeschwindigkeit ver­ stellt wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit, mit welcher das Brennstaub- Luftgemisch aus dem Kopfbrenner austritt, auf 10 bis 45 m/s, vorzugsweise auf 20 m/s, eingestellt wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung, welche bei einem höheren Vana­ diumanteil im Brennstaub-Luftgemisch beschleunigt ist, über die Luftzuführung geregelt wird.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem geringeren Vanadiumoxidgehalt des Brenn­ stoffes das Brennstaub-Luftgemisch intensiver ver­ mischt wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem konstanten Volumenstrom des vanadium­ haltigen Brennstaub-Luftgemisches die Austrittsge­ schwindigkeit der Verbrennungsluft (7) variiert wird.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft (17) an unterschiedliche Lastfälle angepaßt und der Ausbrand sowie das Verhältnis Schlacke/Asche beein­ flußt wird.

29. Verwendung einer Vorrichtung mit einem Kopfbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Staubbrenner zur Verbrennung vanadiumhaltiger Kohlenstoff-Brenn­ stoffe, insbesondere vanadiumhaltiger Reststoffe aus der Erdölvergasung.