DE2152617A1

DE2152617A1 - Verfahren zur gasbeheizung eines industrieofens und gasbrenner fuer insbesondere einen drehrohrofen

Info

Publication number: DE2152617A1
Application number: DE19712152617
Authority: DE
Inventors: Herbert Wissmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-10-22
Filing date: 1971-10-22
Publication date: 1973-05-10

Description

Verfahren zur Gasbeheizung eines Industrieofens und Gasbrenner für insbesondere einen Drehrohrofen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gasbeheizung eines Industrieofens, insbesondere eines Drehofens zul Brennen von insbesondere Zementklinker mit einem Gasbrenner.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Gasbrenner für insbesondere einen Drehrohrofen zur Herstellung von insbesondere Zement.
Für die Herstellte von Zement werden bekanntlich die Rohstoffe wie CaO, SiO2, Al2O3 oder Fe2O3 feingemahlen und das so entstandene Zementrohmehl nach dem Homogenisieren bei einer Temperatur von etwa 1400 bis 1500 Co zur Sinterung, d.h. bis zum beginnenden Schmelzen gebrannt, wobei der anschließend zu Zement aufzumahlende Zementklinker entsteht.
Als Brenntrommel dient regelmäßig ein schräg gegen die Horizontale angestellter Drehofen in weichen das Einsatagut an des höher gelegenen Endabschnitt eingegeben wird und unter Drehung der Brenntrommel über die Drehofenlänge von beispielsweise etwa 50 a zum Auslaufende wandert. Am Auslaufende ist der 3renner angeordnet, der in den Drehofen hineinragt und üblicherweise mit Kohlenstaub befeuert wird, welcher aus einer Kohlenstaubmahlenlage zu Brenner gelangt.
Dabei erfolgt die Wärmeübertragung von der Kohlenvgtaubtlamme auf das Zementrohmehl im wesentlichen durch Strahlung. I)er Temperaturverlauf bei der Kohlenstaubfeuerung oder auch bei einer Ölfeuerung steigt beispielsweise bei einem etwa 50 m langen Drehr ohr ofen vom Materialauslaufende leicht degressiv von beispielsweise etwa 1350 C° auf beispielsweise etwa 1450 Co an und fällt danach etwa auf den letzten drei Viertel annähernd linear bis zum Materialeinlaufende auf annähernd 1300° ab. Diese verhältnismäßig hohe Temperatur auch auf der - vom Materialauslaufende her gesehen - zweiten Hälfte der Brennkammerlänge des Drehofens hat zur Folge, daß für eine befriedigende Standzeit der Ausmauerung auch auf dieser zweiten Hälfte des Drehrohrofens hochfeuerfeste Steine verwendet werden müssen. Wählt man für die Ausmauerung in dem zweiten Abschnitt des Drehrohrofens nicht hochfeuerfeste, sondern normale poröse Isoliersteine, so ist auf Grund des gegebenen Temperaturverlaufes eine hohe Standzeit nicht zu erzielen. Diese porösen Isoliersteine weisen zwar eine schlechte Wärmeleitfähigkeit auf, wie dieses erwünscht ist; sie besitzen jedoch eine niedrige Temperaturanwendungsgrenze, so daß sie bei verhältnisiäßig hohsn Temperaturen- häufig zu erneuern sind. Damit geht aber der gegenüber den hochfeuerfesten Steinen erstrebte und an sich gegebene Preisvorteil wieder verloren.
Hiervon ausgehend wurde erkannt, daß für einen wirtschaftlicheren Betrieb eines Drehofens ein Temperaturverlauf günstiger ist, der im zweiten, dem Katerialeinlaufende zugekehrten Abschnitt des Drehofens erheblich niedriger liegt als der vorstehend beschriebene Temperaturverlauf, und der im ersten, dem Materialauslaufende zugekehrten Abschnitt des Drehofens auf einen höheren Maximalwert der Temperatur ansteigt und von diesem beispielsweise annähernd linear auf die Anfangstemperatur as Materialauslauf ende beispielsweise etwa 13500 abfällt. Dabei soll zur Erzielung des angestrebten Effektes als Brrnnmittel Gas, beispielsweise Erdgas, Verwendung findep.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren zur Gasbeheizung eines Industrieofens, insbesonderte eines Drehrohrofens zum Brennen von insbesondere Zementklinker, und einen Gasbrenner für insbesondere einen Drehrohrofen zur Herstellung von insbesondere Zement zu schaffen, mit den der erstrebte Temperaturverlauf zu erzielen und demgemäß eine Ausmauerung des des Materialeinlaufende zugekehrten zweiten Abschnittes des Drehrohrofens mit porösen, nicht hochfeuerfesten Isoliersteinen bei wirtschaftlich zufriedenstellender Standzeit der Ausmauerung durchfühbar ist.
dls Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das Gas und die den Gasbrenner sugeführte Primärluft im Gleichstrom zur Brennermündung geleitet werden, daß der Primärluft ii Mündungsquerschnitt ein Drall gegeben wird, und daß die so gedrallte Primärluft in den Gasstrom geleitet und somit mit dem Gas innig vermischt wird. Dabei wird vorzugsweise die Primärluft vorgewärmt und es hat sich gezeigt, daß eine rekuperative Vorwärmung der Primärluft mit einem Teil der Abluft des dem Drehrohrefen nachgeordneten Kühlers für den gebrannten Zementklinker zu besonders wirtschaftlichen Ergebnissen führt.
Insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verafhrens ist zur Lösung der der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe ein Gesbrenner vorgesehen, bei dem einem äußeren ersten Brennerrohr ein im wesentlichen koaxial verlaufendes inneres zweites Brennerrohr zugeordnet ist, an dessen dem oben zugekehrten Endabschnitt mindestens eine im Winkel zur Brennerlängsachse verlaufende Düse f*r die iit des Gas au vermischende Primärluft angeordnet ist.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann die Düse etwa radial aus des inneren Breanesrohr austreten und mit ihrem freien Endabschnitt etwa tangential verlaufend in dem zwischen den beiden Rohren li.e genden Raum enden. Bevorzugt ist jedoch nicht nur eine Düse vorgesehen, sondern es sind mehrere, am Umfang des inneren Brennerrohres annähernd gleichmäßig verteilte Düsen vorgesehen.
Zur Herstellung eines Vordralles kann am inneren Brennerrohr mindestens ein, vorzugsweise mehrere Leitflügel angeordnet sein. Solche Leitflügel für das anströmende Gas können beispielsweise auf der Außenseite des inneren 13rennerrohres befestigt sein oder sie können selbstverständlich grundsätzlich auch auf der Innenseite des äußeren Brennerrohres angeordnet sein. Zur Herstellung eines Vordralles ii Inneren des inneren Brennrerohres können auch auf der Innenseite des inneren Brennerrohres ein oder mehrere solcher Leitflügel vorgesehen sein.
Di. Erfindung und bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sind nachstehend an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt: Fig. 1 Ein schematisches Diagramm mit dem Temperaturverlauf in Abhängigkeit von der Länge des Drehofens bei unterschiedlichen Befeuerungen, Fig. 2 eine schematische Darstellung des dem Drehofen zugekehrten Endabschnittes des Brenners im Schnitt gemäß der Schnittlinie II-II der Fig. 3, Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III auf den Brenner der Fig. 2, Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer Variante des Brenners gemäß der Schnittlinie IV-IV der Fig. 5 und Fig. 5 eine Ansicht auf den Brenner der Fig. 4 in Richtung des Pfeiles V.
In Fig. 1 sind der Temperaturverlauf A, wie er bei der bekannten Kohlestaubfeuerung erzielt wird, und der Temperaturverlauf B eingetragen, wie er gemäß der Erfindung zu erzielen ist. Das Diagramm ist schematisiert. Als Beispiel ist ein Drehrohrofen von 50 n Länge zu Grund gelegt.
Die Fig. 2 und 3 zeigen einen Gasbrenner 1 für einen nicht gezeigten Drehrohrofen zur Herstellung von Zementklinker. Der Gasbrenner 1 weist ein äusseres erstes Brennerrohr 2 und ein koaxial zu diesem verlaufendes inneres zweites Brennerrohr 3 auf.
An den den Ofen zugekehrten Endabschnitt 4 des zweiten Brennerrohres 3 sind vier Düsen 6 vorgesehen.
die im Winkel zur Brennerlängsachse 7 stehen. Im inneren Brennerrohr 3 strömt gemäß dem Pfeil 8 Gas lit einem Druck von ca. 1 atü, welches mit einer Anfangstemperatur von etwa 10 °C in das innere Brennerrohr eingeleitet ist. Im Zwischenraum 9 zwischen dem äußeren Brennerrohr 2 und den inneren Brennerrohr 3 strömt gemäß dem Pfeil 11 Primärluft einer Temperatur von ca. 600 °C und einem Druck von etwa 1,5 atü, die rekuperativ vorgewärmt und von einem Verdichter unter Überdruck gesetzt worden ist. An seinem ofenseitigen Endabschnitt ist der Zwischenraum 9 mit einer Stirnwand 12 verschlossen, zu dessen Innenseite die Austrittsöffnungen der Düse 6 in geringem Abstand stehen.
Die Düsen 6 treten etwa radial aus dem inneren Brennerrohr 3 aus und enden mit ihrem freien Endabschnitt etwa tangential in den Zwischenraum 9.
Die Fig. 9 und 5 aeiga eine Variante des Brenners der Fig. 2 und 3. Gleiche und gleichwirkende Teile des Brenners der Fig. 4 und 5 sind mit gleichen Beausgezeichen versehen wie die entsprechenden Teile in dem Fig. 2 und 3.
Im Gegensatz zu dem Brenner der Fig. 2 und 3 ist bei der Variante der Fig. 4 und 5 nicht der Zwischenraum 9 stirnseitig verschlossem, sondern das innere Brennerrohr 3 mit einer STirnwand 12'. Bei diesem Brenner 1' strömt nämlich das Gas gemäß den Pfeil 8 durch den Zwischenraum 9 zwischen dem äußeren Brennerrohr 2 und dem inneren Brennerrohr 3 und die Luft strömt gemäß dem Pfeil 11 im Gleichstrom durch das innere Brennerrohr 3. Der Druck und die Temperatur der Primärluft und des Gases sind gleich den Werten, die bei der Ausführung der Fig. 2 und 3 angegeben sind.
Im Gegensatz zu den Brenner 1 der Fig. 2 und 3 weist die Stirnwand 12' bei den Brenner 1' eine zusätzliche Durchtrittsöffnung 13 für die Primärluft auf. An der Außenseite des inneren Brennerrohres 3 sind Flügel 14' angeordnet, welche den Gas bereits einen Verdrall geben. Sie entsprechen den Flügeln 14 des Brenner 1, welche dort obenfalls im Gasstrom und mithin im Inneren des inneren Brennerrohres 3 vorgesehen sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Gasbrenner verbrennt das Gas mit einer kurzen, sehr heißen und weitgehend ausgekrannten Flamme, welche zur direkten Wärmeübertragung direkt auf das Einsatzgut gerichtet wird. Dabei treten bei den oxydierenden Prozess keinerlei Prozessstörungen auf, wie sie bei reduzierender Verbrennung unter Luft- bzw. Sauerstoffmengel vorliegen, wenn das entstehende CO die das Einsatzgut darstellenden Oxyde vor der Versinterung reduziert. Die mit heisser Abluft erfolgende Verbrennung des Gases wird noch dadurch verbessert, daß die rekuperativ vorgewärmte Primärluft unter einem Überdruck von etwa 1,5 atü- gesetzt wird, wodurch die Vermischung zwischen der Luft und den Gas noch inniger wird. Die gute Vermischung wird insbesondere auch dadurch erreichtm, daß die Primärluft kurz vor dem Brennermund mit einen Drall in das Gas eingeleitet wird.
mit einer derartigen drehenden Bewegung tritt sodann das Gas-Primärluft-Gemisch in die zur Verbrennung erforderliche Bekundärluft ein und vermischt sich infolge des Dralls auch mit dieser außerordentlich gut.
Es sei noch darauf verwiesen, daß die in den Zeichnungen dargestellten Brenner durch Schematisierung vereinfacht dargestellt sind, un das Wesentliche su zeigen. Weitere Einzelheiten, wie beispielsweise die Unmantelung des äußeren Brennerrohres mit feuerfester sogenannter Stampfmasse aus beispielsweise Schamotte und die Verstärkung der Ausmündung des Brennerrohres nit legiertem Stahl, sind der Einfachheit und der Übersichtlichkeit halber fortgelassen.

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zur Gasbeheizung eines Industrieofens, insbesondere eines Drehofens zum Brennen von insbesondere Zementklinker mit einem Gasbrenner, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas und die Primärluft im Gleichstrom zur Brennermündung geleitet werden, daß der Irinärluft zumindes in Mündungsabschnitt ein Drall gegeben wird und die gedrallte Primärluft in den Gasstrom geleitet und somit mit dem Gas vermischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärluft vorzugsweise rekuperativ vorgewärmt wird.

3. Verfahren nach einen oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohstoffe ftir den herzustellenden Zementklinker nit einer kurzen, heißen Flamme direkt erhitzt werden.

4. Gasbrenner für insbesondere einen Drehrohrofen zur Herstellung von insbesondere Zement, dadurch gekennzeichnetm daß einem äußeren ersten Brennerrohr (2) ein im wesentlichen koaxial verlaufendes inneres zweites Brennerrohr (3) zugeordnet ist, an dessen dem Ofen zugekehrten Endabschnitt (4) mindestens eine ii Winkel zur Brennerlängsachse (7) verlaufende Düse (6) für die mit den Gas zu vermischende Primärluft (11) angeordnet ist.

5, Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (6) etwa radial aus den inneren Brennerrohr (3) austritt und mit ihrem freien Endabschnitt etwa tangential verlaufend in den zwischen den beiden Rohren (2, 3) liegenden Raun (9) endet0

6. Brenner nach einen oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den innerea Brennerrohr (3) die Primärluft (11) strömt und gleichgerichtet in den zwischen den beiden Rohren (2, 3) liegenden Raun (9) das Gas (8).

7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Brennerrohr (3) an seiner den Ofen zugekehrten stirnseite (4) nit einer Stirnwand (12') geschlossen ist.

8. Brenner nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Brennenrrohr (3) für die Primärluft (11) annähernd am Endabschnitt des äußeren Brennerrohres (2) endigt.

9. Brenner nach einen oder beiden der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den inneren Brennerrohr (3) das Gas (8) strömt und gleichgerichtet zwischen den beiden Rohren (2, 3) liegenden Raum (9) die Primärluft (11).

10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den beiden Rohren (2, 3) liegende Zwischenraum (9) an seiner den Ofen zugekehrten Stirnseite (4) nit einer Stirnwand (12) geschlossen ist.

11. Brenner nach einen oder nehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenaustrittsöffnung in geringen Abstand zur Stirnwand (12, 12') liegt.

12. Brenner nach einen oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand (12') mindestens eine Durchtrittsachse (13) aufweist.

13. Brenner nach einen oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (13) im Winkel zur Längsachse (7) des Brennerrohres (2, 3) steht.

14. Brenner nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittsöffnung (13) eine Düse nachgeordnot ist, mit welcher der durchtretenden Luft ein im wesentlichen um die Längsachse (7) gerichteter Drall zu geben ist.

15. Brenner nach einen oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Düsen (6) vorgesehen sind.

16. Brenner nach einem oder mehreren der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brennerrohr für die Primärluft ein mit einem Lüfter zusammenwirkender Rekuperator vorgeordnet ist, mit dem die Primärluft rekuperativ vorzuwärnen ist.

17. Brenner nach eines oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Gasstrom mindestens ein Leitflügel (14, 14') angeordnet ist.