DE2326939A1

DE2326939A1 - Double walled jacket tube for rotary furnace - has conducting support plates to promote uniform gas flow and efficient self cooling

Info

Publication number: DE2326939A1
Application number: DE19732326939
Authority: DE
Inventors: Horst Jelinek
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1973-05-26
Filing date: 1973-05-26
Publication date: 1974-12-12

Abstract

Simple, durable jacket tube or burner for revolving cylindrical furnace is cheap to mfr. and promotes uniform flow of gasses allowing good control of flame and efficient self cooling of tube. Consists of 2 concentric tubes with perpendicular exit tubes sited laterally just above the closed lower end which projects radially inside furnace. Conducting support plates running longitudinally in the annular space are tacked or welded to the inner tube. Two plates in the axis of the exit tubes run full length and are joined across the bottom, those on the exit tube side run to the exit tube, those on the opposite side run to the bottom. Upper end of inner tube is tapered in opposite direction to the flow of gas for easy control of ratio and flow rate of gases in inner tube and annular space. Outer tube is pref. heated to operating temp of furnace and pushed over inner tube and support plates.

Description

Mantelrohr für Drehrohröfen Die Erfindung betrifft ein Mantelrohr oder Mantelbrenner für Drehrohröfen, die den Mantel des Drehrohrofens radial durchstoßen, bestehend aus einem äußeren Rohr und einem inneren Rohr, das einen geringeren Durchmesser und geringere Länge hat und konzentrisch in dem äußeren Rohr angeordnet ist, Zuleitungsvorrichtungen für gasförmige Medien in die die Wand des Drehrohrofens durchstoßenden oberen Enden der Rohre und winklig angeordneten Austrittsöffnungen, die oberhalb der in den Drehrohrofen hineinragenden geschlossenen unteren Enden der Rohre seitlich angeordnet sind. Casing tube for rotary kilns The invention relates to a casing tube or jacket burners for rotary kilns that radially penetrate the jacket of the rotary kiln, consisting of an outer tube and an inner tube that has a smaller diameter and is of shorter length and is arranged concentrically in the outer tube, feed devices for gaseous media in the upper ends piercing the wall of the rotary kiln of the tubes and angled outlet openings, which are above the in the rotary kiln protruding closed lower ends of the tubes are arranged laterally.

Bei der thermischen Behandlung von festen Stoffen in Drehrohröfen sind in vielen Fällen über die Länge des Ofens verteilt Mantelrohre oder Mantelbrenner angeordnet, welche die Ofenwand radial durchstoßen und deren Austrittsöffnungen etwa in oder parallel zur Ofenachse angeordnet sind.For the thermal treatment of solids in rotary kilns are in many cases jacket pipes or jacket burners distributed over the length of the furnace arranged, which pierce the furnace wall radially and their outlet openings are arranged approximately in or parallel to the furnace axis.

Durch Mantelrohre werden sauerstoffhaltige Gase, insbesondere Luft, in den Ofen geleitet. Durch Mantelbrenner werden Brennstoffe wie Gas, Öl oder feinkörnige Kohle und Luft in den Ofen geleitet.Oxygen-containing gases, especially air, passed into the oven. Jacket burners are used to produce fuels such as gas, oil or fine-grained ones Coal and air passed into the furnace.

Die Mantelrohre und Mantelbrenner sind z. B. bei der Direktreduktion von Eisenoxyden oder bei Röstprozessen hohen Temperaturbeanspruchungen unterworfen, so daß eine Kühlung erfolgen muß.The jacket pipes and jacket burners are z. B. in direct reduction of iron oxides or exposed to high temperature loads during roasting processes, so that cooling must take place.

Es ist bekannt, die Kühlung mittels der hindurchgeleiteten Luft vorzunehmen (US-PS 3 235 375; US-PS 3 215 188; US-PS 3 185 464). Bei großem Durchmesser ist jedoch die Kühlwirkung infolge des verhältnismäßig geringen Luftvolumens, das mit der Ofenwand in Berührung kommt, nicht groß.It is known to carry out the cooling by means of the air passed through (U.S. Patent 3,235,375; U.S. Patent 3,215,188; U.S. Patent 3,185,464). When the diameter is large however, the cooling effect due to the relatively small volume of air that with comes into contact with the furnace wall, not large.

Es ist auch bekannt, die Luft mittels Rohren in einem Ringraum bis zur Mündung des Mantelbrenners zu leiten, die Luft dann zum Mantel hin strömen zu lassen und dann in ein inneres Rohr zu leiten, wo sie sich mit dem Brennstoff mischt und die Mischung dann in den Ofen zu leiten.It is also known to up the air by means of pipes in an annulus to the mouth of the jacket burner, the air then flow towards the jacket and then pipe it into an inner tube where it mixes with the fuel and then to feed the mixture into the oven.

Dadurch soll eine gute Kühlung der inneren Brennerteile erfolgen (DT-PS 606 367). Abgesehen von der komplizierten Ausführung ist die Kühlung der äußeren Brennerteile nicht besser als bei den oben geschilderten Vorrichtungen.This should ensure good cooling of the inner burner parts (DT-PS 606 367). Apart from the complicated design, the cooling is the outer one Burner parts no better than the devices outlined above.

Weiterhin ist es bekannt, die Wandung eines Mantelrohres aus Kühlrohren zu bilden, die an ein Kühlmittelumlaufsystem angeschlossen sind (DT-OS 1 758 730). Diese Ausgestaltung erfordert eine Zu- und Ableitung des flüssigen Kühlmittels über dem sich drehenden Ofen zu jedem Mantelrohr.It is also known to form the wall of a jacket tube made of cooling tubes that are connected to a coolant circulation system (DT-OS 1 758 730). This refinement requires the liquid coolant to be fed in and out the rotating furnace to each jacket pipe.

Es ist weiterhin ein Brenneraggregat für Drehrohröfen zur Herstellung eines Leichtgewichtmaterials bekannt, bei dem innerhalb eines geschlossenen Außenrohres mehrere getrennte Brennerrohre angeordnet sind, deren Mündung die Bodenplatte des Außenrohres durchstoßen. Mindestens je eines der Brennerrohre ist zur Erzeugung einer laminaren und einer turbulenten Ausströmung von flüssigem oder luftförmigem Brennstoff ausgebildet (DT-OS 1 501 982). Dieses Brenneraggregat ist nur als Zentralbrenner geeignet, der -von einem Ende des Ofens in diesen hineinbrennt. Es ist nicht als Mantelbrenner geeignet, da das geschlossene Außenrohr nicht gekühlt wird und bei hohen Ofentemperaturen sehr schnell zerstört wurde.It is also a burner unit for rotary kilns for manufacture a lightweight material known in which within a closed outer tube several separate burner tubes are arranged, the mouth of which the bottom plate of the Pierce the outer tube. At least one of the burner tubes is for generation a laminar and a turbulent outflow of liquid or air Fuel formed (DT-OS 1 501 982). This burner unit is only available as a central burner suitable that burns into it from one end of the furnace. It's not as Jacket burner suitable because the closed outer tube is not cooled and with was destroyed very quickly at high oven temperatures.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mantelrohr oder einen Mantelbrenner zu schaffen, der durch das in den Drehrohrofen geführte gasförmige Medium gut gekühlt wird, eine einfache Konstruktion und gute Haltbarkeit aufweist.The invention is based on the object of a jacket pipe or a To create jacket burner, the gaseous through the fed into the rotary kiln Medium is well cooled, has a simple construction and good durability.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Leit- und Stützbleche radial in dem Ringraum zwischen äußerem und innerem Rohr angeordnet sind, die Leit- und Stützbleche an dem inneren Rohr befestigt sind und an dem äußeren Rohr anliegen, radial in der zentralen Austrittsachse der Austrittsöffnungen auf jeder Seite in dem Ringraum ein Leit- und Stützblech bis zum Boden des äußeren Rohres angeordnet ist und in dem Raum zwischen dem Boden des äußeren und des inneren Rohres durch ein Blech verbunden sind, wobei das Blech den Raum teilt.This object is achieved according to the invention in that guide and support plates are arranged radially in the annular space between the outer and inner tube, the guide and support plates are attached to the inner tube and bear against the outer tube, radially in the central exit axis of the exit openings on each side in the annulus a guide and support plate arranged to the bottom of the outer tube and in the space between the bottom of the outer and inner tubes a sheet are connected, the sheet dividing the space.

Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung als Mantelrohr betrieben wird, strömt Luft oder ein sauerstoffhaltiges Gas sowohl durch das innere Rohr als auch durch den Ringraum.If the device according to the invention is operated as a jacket pipe, air or an oxygen-containing gas flows through both the inner tube and through the annulus.

Wird sie als Mantelbrenner betrieben, werden brennbares Gas und sauerstoffhaltiges Gas getrennt durchgeleitet.If it is operated as a jacket burner, flammable gas and oxygen-containing gas become Gas passed through separately.

Die Leit- und Stützbleche können sich noch oben bis zum Ende der Rohre erstrecken, sie können aber auch eine Strecke unterhalb des oberen Endes der Rohre beginnen.The guide and support plates can still be up to the end of the pipes but they can also extend a distance below the upper end of the tubes kick off.

Das radial in der zentralen Austrittsachse der Austrittsöffnungen auf der-Seite der Austrittsöffnungen im~Ringraum angeordnete Leit- und Stützblech geht natürlich nicht durch die Austrittsöffnung des inneren Rohres.The radial in the central exit axis of the exit openings Guide and support plate arranged on the side of the outlet openings in the annulus of course does not go through the outlet opening of the inner tube.

Die Befestigung der Leit- und Stützbleche mit dem inneren Rohr kann durch Heften oder Schweißen erfolgen.The attachment of the guide and support plates to the inner tube can done by tacking or welding.

Das tragende innere Rohr kann aus normalem Stahl hergestellt werden und wird entsprechend der Belastung dimensioniert. Das äußere Rohr kann aus hitzebeständigen Stählen hergestellt werden und eine relativ geringe Wandstärke haben, da es keine oder nur.geringe tragende Funktion ausübt. Die Außenseite kann mit hitzebeständigem Material isoliert werden.The load-bearing inner tube can be made of normal steel and is dimensioned according to the load. The outer tube can be made of heat-resistant Steels are made and have a relatively small wall thickness, as there is no or only a minor load-bearing function exercises. The outside can with heat-resistant material.

Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß mehrere Leit- und Stützbleche in der den Austrittsöffnungen gegenüberliegenden Hälfte des Ringraumes bis zum Boden des äußeren Rohres angeordnet sind. Dadurch wird insbesondere eine gleichmäßige Strömung der Gase im Ringraum unterhalb der Austrittsöffnungen und in dem Raum zwischen den Böden der Rohre bewirkt.A preferred embodiment is that several guide and Support plates in the half of the annular space opposite the outlet openings are arranged to the bottom of the outer tube. This is in particular a uniform flow of gases in the annular space below the outlet openings and causes in the space between the bottoms of the tubes.

Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß die senkrecht zu der Austrittsachse der Austrittsöffnungen im Ringraum angeordneten Leit- und Stützbleche bis zur Mitte der inneren Austrittsöffnung reichen. Dadurch wird insbesondere eine gleichmäßige Strömung der Gase und Kühlung seitlich der Austrittsöffnungen bewirkt, Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die in der zu den Austrittsöffnungen liegenden Hälfte des Ringraumes angeordneten Leit- und Stützbleche etwa bis zur inneren Austrittsöffnung reichen. Dadurch wird insbesondere eine gleichmäßige Strömung der Gase und Kühlung oberhalb der Austrittsöffnungen im vorderen Teil des Ringraumes bewirkt.A preferred embodiment is that the perpendicular to the outlet axis of the outlet openings in the annular space arranged guide and support plates reach to the middle of the inner outlet opening. This is in particular a causes uniform flow of gases and cooling to the side of the outlet openings, A preferred embodiment is that the in the to the outlet openings lying half of the annular space arranged guide and support plates about up to inner outlet opening enough. In particular, this creates a uniform flow the gases and cooling above the outlet openings in the front part of the annulus causes.

Die gleichmäßige Strömung der Gase im Ringraum hat neben der guten Kühlwirkung auch den Vorteil, daß ein gleichmäßiger ringförmiger Austritt der Gase aus der Austrittsöffnung erfolgt und eine definierte Verbrennungszone im Ofen ergibt.The even flow of the gases in the annulus has in addition to the good Cooling effect also has the advantage that a uniform, annular exit of the gases takes place from the outlet opening and results in a defined combustion zone in the furnace.

Eine weitere vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß das obere Ende des inneren Rohres konisch ausgebildet ist, wobei der Konus gegen die Strömungsrichtung der gasförw migen Medien verjüngt ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich mit einem Gebläse ein gasförmiges-Medium im bestimmten Verhältnis aufgeteilt durch beide Rohre zu leiten.Another preferred embodiment is that the upper The end of the inner tube is conical, the cone against the direction of flow the gaseous media is tapered. This makes it possible with one Blower a gaseous medium divided in a certain ratio through both tubes to direct.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß der Konus verstellbar ausgebildet ist. Dadurch kann in einfacher Weise eine Regelung der Gasmengen und der Gasgeschwindigkeit der beiden Gas ströme im Ringraum und im inneren Rohr zueinander erfolgen.A preferred embodiment is that the cone is adjustable is trained. This can be a simple way of regulating the gas quantities and the gas velocity of the two gas flows in the annulus and in the inner tube to each other take place.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß das äußere Rohr der Betriebstemperatur des Drehrohrofens entsprechend erwärmt auf das mit den Leit- und Stützblechen versehene innere Rohr aufgeschoben wird. Dadurch wird bei der-Erwärmung der Mantelrohre oder Mantelbrenner auf die Betriebstemperatur des Drehrohrofens ein guter Kontakt zwischen den Leit- und Stützblechen und dem äußeren Rohr aufrechtgehalten und damit gute statische Verhältnisse erzielt.A preferred embodiment is that the outer tube heated according to the operating temperature of the rotary kiln to the and inner tube provided with support plates is pushed on. This will cause the -warming the jacket pipes or jacket burner to the operating temperature of the rotary kiln good contact was maintained between the baffles and gussets and the outer tube and thus good static conditions achieved.

Die Erfindung wird beispielsweise anhand der Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail, for example, with reference to the figures.

Es zeigen; Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Mantelrohres Fig. 2 einen Längsschnitt in der Ebene I - I der Fig. 1 Fig. 2a einen Querschnitt entlang A - A in Fig. 2, Jedoch durch das volle Mantelrohr Fig. 3 einen Längsschnitt in der Ebene II - II der Fig. 1 Fig. 3a einen Querschnitt entlang B - B in Fig. 3, jedoch durch das volle Mantelrohr; die Austrittsöffnungen sind zur Verdeutlichung dargestellt Fig. 4 einen Längsschnitt in der Ebene III - III der Fig. 1 Fig. 4a einen Querschnitt entlang C - C in Fig. 4, jedoch durch das volle Mantelrohr; die Austrittsöffnungen sind zur Verdeutlichung dargestellt Fig. 5 einen Längsschnitt in der Ebene .1V - IV der Fig. 1 Fig. 5a einen Querschnitt entlang D - D in Fig. 5, jedoch durch das volle Mantelrohr; die Austrittsöffnungen sind zur Verdeutlichung dargestellt.Show it; Fig. 1 is a perspective view of a jacket tube FIG. 2 shows a longitudinal section in the plane I - I of FIG. 1; FIG. 2a shows a cross section along A - A in Fig. 2, but through the full jacket tube Fig. 3 is a longitudinal section in the plane II - II of FIG. 1, FIG. 3a shows a cross section along B - B in FIG. 3, but through the full jacket pipe; the outlets are for clarity 4 shows a longitudinal section in the plane III-III of FIG. 1, FIG. 4a a cross section along C - C in Figure 4, but through the full jacket tube; the Outlet openings are shown for clarity Fig. 5 a Longitudinal section in the plane .1V-IV of Fig. 1, Fig. 5a along a cross section D - D in Figure 5, but through the full jacket tube; the outlets are shown for clarity.

Das Mantelrohr besteht aus dem äußeren Rohr 1, dem inneren Rohr 2, der ringförmigen Austrittsöffnung 3 am äußeren Rohr 1 und der ringförmigen Austrittsöffnung 4 am inneren Rohr 2. In dem Ringraum 5 sind Leit- und Stützbleche 6a bis 6h radial zwischen dem äußeren Rohr 1 und dem inneren Rohr 2 angeordnet. Die Bleche 6a - 6h sind am inneren Rohr 2 befestigt und liegen am äußeren Rohr 1 dicht an. Da die Bleche 6a - 6h nicht fest mit dem äußeren Rohr 1 verbunden sind, treten bei Längenänderungen keine Spannungen zwischen innerem Rohr 2 mit den daran befestigten Blechen 6a - 6h und dem äußeren Rohr 1 auf. Die beiden Bleche 6a und 6e gehen bis zum Boden 7 des äußeren Rohres 1 und sind in dem Raum 8 zwischen dem Boden 7 des äußeren Rohres 1 und des inneren Rohres 2 durch ein Blech 9 verbunden. Das Blech 9 teilt den Raum 8 in Richtung der Austrittsöffnungen 4 in zwei Hälften. Die in der den Austrittsöffnungen 3 und 4 gegenüberliegenden Hälfte des Ringraumes 5 angeordneten Leit- und Stützbleche 6b und 6h reichen bis zum Boden 7 des äußeren Rohres 1. Die senkrecht zu der Austrittsachse der Austrittsöffnungen 3 und 4 im Ringraum 5 angeordneten Leit- und Stützbleche 6c und 6g reichen bis zur Mitte der inneren Austrittsöffnung 4. Die Leit- und Stützbleche 6d und 6f, die in der zu den Austrittsöffnungen 3 und 4 liegenden Hälfte des Ringraumes 5 angeordnet sind, reichen etwa bis zum oberen Rand der inneren Austrittsöffnung 4.The jacket tube consists of the outer tube 1, the inner tube 2, the annular outlet opening 3 on the outer tube 1 and the annular outlet opening 4 on the inner tube 2. In the annular space 5, guide and support plates 6a to 6h are radial arranged between the outer tube 1 and the inner tube 2. The sheets 6a - 6h are attached to the inner tube 2 and lie tightly against the outer tube 1. As the sheets 6a-6h are not firmly connected to the outer tube 1, occur when changes in length no tension between the inner tube 2 with the metal sheets 6a attached to it - 6h and the outer tube 1. The two sheets 6a and 6e go to the bottom 7 of the outer tube 1 and are in the space 8 between the bottom 7 of the outer tube 1 and the inner tube 2 are connected by a metal sheet 9. The sheet 9 divides the space 8 in the direction of the outlet openings 4 in two halves. The one in the outlets 3 and 4 opposite half of the annular space 5 arranged guide and support plates 6b and 6h extend to the bottom 7 of the outer tube 1. The one perpendicular to the exit axis of the outlet openings 3 and 4 in the annular space 5 arranged guide and support plates 6c and 6g extend to the middle of the inner outlet opening 4. The guide and support plates 6d and 6f, those in the half of the annular space lying to the outlet openings 3 and 4 5 are arranged, extend approximately to the upper edge of the inner outlet opening 4th

Das obere Ende des inneren Rohres 2 ist konisch ausgebildet. Der Konus 10 ist gegen die Strömungsrichtung der gasförmigen Medien verjüngt ausgebildet.The upper end of the inner tube 2 is conical. The cone 10 is tapered against the direction of flow of the gaseous media.

Mit 11 ist eine Haltevorrichtung bezeichnet, in die das äußere Rohr 1 eingespannt ist. Mit der Haltevorrichtung 11 wird das Mantelrohr oder Brennerrohr in der Wandung des Drehrohrofens befestigt.11 with a holding device is referred to, in which the outer Tube 1 is clamped. With the holding device 11, the jacket pipe or burner pipe attached in the wall of the rotary kiln.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen darin, daß eine einfache und billige Herstellung möglich ist; eine sehr gute Kühlung ohne Toträume insbesondere am Boden erzielt wird; das tragende innere Rohr aus billigen Material hergestellt werden kann; nur eine relativ geringe statische und dynamische Belastung des thermisch stark beanspruchten äußeren Rohres erfolgt, wodurch das äußere Rohr aus relativ dünnem hitzebeständigem Material hergestellt werden kann; das innere Rohr bei Verschleiß des äußeren Rohres wieder verwendet werden kann, wodurch die Reparaturkosten verringert werden; eine gute Regelung der Flammenausbildung durch die gleichmäßige Verteilung und Strömung der gasförmigen Medien möglich ist.The advantages of the device according to the invention are that simple and inexpensive manufacture is possible; very good cooling without dead spaces is achieved especially on the ground; the supporting inner tube made of cheap material can be produced; only a relatively low static and dynamic load of the thermally highly stressed outer tube takes place, whereby the outer tube can be made of relatively thin refractory material; the inner Tube can be used again when the outer tube is worn, thereby reducing the Repair costs are reduced; good regulation of the flame formation the uniform distribution and flow of the gaseous media is possible.

Claims

1. Jacketed pipe or jacket burner for rotary kilns that use the jacket of the rotary kiln, consisting of an outer tube and a inner tube that has a smaller diameter and shorter length and is concentric is arranged in the outer tube, feed devices for gaseous media into the upper ends of the tubes piercing the wall of the rotary kiln and at an angle arranged outlet openings, which protrude above the into the rotary kiln closed lower ends of the tubes are arranged laterally, characterized in that that guide and support plates radially in the annular space between the outer and inner tube are arranged, the guide and support plates are attached to the inner tube and rest on the outer tube, radially in the central exit axis of the exit openings on each side in the annulus a guide and support plate up to the bottom of the outer one Tube is arranged and in the space between the bottom of the outer and the inner Pipe are connected by a sheet metal, the sheet metal dividing the space.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that several Guide and support plates in the opposite half of the outlet openings Annular space are arranged to the bottom of the outer tube.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that that the arranged perpendicular to the exit axis of the exit openings in the annular space Guide and support plates extend to the middle of the inner outlet opening.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that that arranged in the half of the annular space facing the outlet openings Guide and support plates extend approximately to the inner outlet opening.

5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that that the upper end of the inner tube is conical, the cone against the flow direction of the gaseous media is tapered.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the cone is designed to be adjustable.

7. Device according to claims 1 to 6, characterized in that that the outer tube is heated according to the operating temperature of the rotary kiln is pushed onto the inner tube provided with the guide and support plates.

L e r s e i t e