DE2541564A1 - Vorrichtung zur waermebehandlung von feinkoernigem gut - Google Patents

Description

Anlage zum Patentgesuch H 75/57

der Klöckner-Humboldt-Deutz U/va/sch

Aktiengesellschaft

vom 15. September 1975

Verrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut

Lie Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere von Zementrohmehl in einem aus mehreren übereinander angeordneten Zyklonen bestehenden Vorwärmer, der einem Drehrohrofen vorgeschaltet ist, wobei der unterste Zyklon des Vorwärmers mit der Abgasleitung des Drehrohrofens verbunden ist und die Gutavstragsleitung des nächst höheren Zyklons und eine Brennst off zuleitung in die Abgasleitung des Drehrohrofens geführt ist.

Bei der Herstellung von Zement, Tonerde, Kalk, Dolomit oder dergleichen erfolgt die Wärmebehandlung des feinkämigen Eohsehls beispielsweise in der Weise, daß der

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aufbereitete Eons toff zunächst einem aus mehreren übereinander geschalteten Zyklonen bestehenden Schwebegaswärmetauscher aufgegeben wird, wobei die Eohstoffteilchen im Gegenstrom durch die in den Zyklonen aufsteigenden heißen Abgase eines Drehrohrofens vorgewärmt und "bis zu einem bestimmten Grad entsäuert werden, ehe sie in den Drehrohrofen eingetragen und in diesem fertiggebrannt werden- Der Vänaeprozeß im Drehrohrofen selbst setzt sich im allgemeinen aus zwei Teilprozessen zusammen, nämlich einem ITiederteinperaturprozeß, beispielsweise zur vollständigen Kalzinierung des Gutes und einem Hochtemperaturprozeß, beispielsweise zud Sintern des Gutes- Bei diesem herkömmlichen Verfahren, bei dem die Vorwärmung des aufgegebenen feinkörnigen Gutes in einem gesonderten Vorwärmer erfolgt, wird also im Vorwärmer nur ein kleiner Teil der Gesamtenergie auf das Gut übertragen, während der weitaus größte Teil der Uärmearbeit im Drehrohrofen geleistet werden muß.

Da bei dieses herkesrilichen Verfahren nahezu die gesamte tfceraische- Energie den Drehrohrofen zugeführt wird, ist bei hohen Durchsatzleistungen durch die ungleiche Verteilung der Värsearbeit ia Drehrohrofen der thermische

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«iriun^rad und die Leistungszeit des OX.=, be_Srenst und die Standdauer der feuerfest Steife ta der Brenn«*UÄ v^i-rt, so das die Investitionskosten der VartunssauXvand IBr de, SrÄrÄ=«*« unvernaltmsdSie noch We— U= der, Ere^hrcie^ersctritt «Λ/

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So ist bei einer Värcebel^dl^svcrricnt^ _£e=äß der DOS 2 361 *27 die Verbrenne schacLtartig ausgebildet und enthält eine seitlich a* SÄadht geordnete «isch-

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zwischen Vorwärmer und Drehofen angeordnete Brennzone zusammen mit einer Brennstoffzuleitung derart einzuführen, daß die Nündung der Brennstoffzuleitung vom Gutstrom überdeckt wird. Bei dieser Anordnung wird sich insbesondere bei der Verwendung von festen Brennstoffen eine ungleichmäßige Verteilung der Materialmengen einstellen, so daß auch bei dieser Anordnung an bestimmten Stellen in der Brennzone die Rohmaterialkonzentration so hoch ist, da3 dort schlechte Verbrennungsbedingungen herrschen, während an anderen Stellen die Eohmaterialkonzentration * rhältnisffiäßig gering ist, so daß es an diesen Stellen, zu Jesonders hohen Temperaturspitzen kommen wird, mit der Folge, daß die Gutteilchen überbrannt werden. Beginnende Eonrvergrcberung und Schmelzphasenbildung beeinträchtigen die Fließfähigkeit des Eohgutmaterials erheblich und führen zu Störungen der Gesamtanlage.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der vorbekamiten Brennzonenausgestaltung zu vermeiden, und für die Kalsinierung des Zement ro hmaterials in einer gesonderten zwischen Voj"wäraer und Drehrohrofen angeordneten Brennsoüe eine konstruktiv einfache Vorrichtung zu schaffen, cit der die Brennstoffe und das Eohmaterial so

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* λ = <* /Ho einzelnen Brenninnig ineinander gemischt werden, daß die exn stoffpartikel unmittelbar an den einzelnen Bohstoffpartikeln angelagert sind und bei der nachfolgenden Verbrennung der Brennstoffe ein gleichmäßiger Wärmeübergang auf das Rohmaterial gewährleistet werden kann.

Diese Aufgabe wird" erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abgasleitung aus mindestens zwei Eohrteilen gebildet ist, wobei das obere Bohrteil in das untere Eohrteil mit Abstand zur Wandung desselben eintaucht und von mindestens einer Brennstoff zuleitung umgeben ist und daß die Brennstoffzuleitung und die Gutaustragsleitung des nächsthöheren Zyklons in das untere Eohrteil einmünden. Durch diese Maßnahne wird eine äußerst einfache und konstruktiv wirtschaftliche Lösung für die Zuführung von Brennstoff und feinkörnigem Gut in die Abgasleitung des Drehrohrofens erreicht. Die Brennstoffpartikel können gleichmäßig über den Querschnitt des unteren Eohrteils verteilt und bei Berührung mit den abströmenden Abgasen des Drehrohrofen* fein dispexgiert werden, so daß sie sich gleichmäßig an die bereits auf etwa ^O bis 700° C vorgehen Bohmenlteilchen anlagern. Bei der einsetzenden Verbrennung können die Brennstoffpartikel sodann ihren Warmeinhalt gleichmäßig

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auf die einzelnen Zementrohmehlpartikel abgeben. Hierdurch wird eine gleichmäßige Kalzinierung des aufgegebenen Zementrohmaterils erreicht.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, da3 das untere Eohrteil ein im Querschnitt erweitertes Yerbindungsteil als Brennkammer aufweist, in welches das obere Eohrteil eintaucht, lieben fertigungstechnischen Vorteilen wird durch diese Maßnahme eine definierte Brennzone im unteren Eohrteil erreicht. ZweckräBig ist hierbei, daS die Brennkammer zumindest teilweise zylinderförmig ausgebildet ist und in den zylinderischen Teil tangential eine Heißgasleitung einmündet. Hierdurch wird erreicht, daß die durch die Brennstoffzuleitung in die Brennkammer eingeführten Brennstoff partikel mit Hilfe der tangential in die Brennkammer eingeführten Heißgase susamen mit den eingeführten Zementrohrehlpartikel verwirbelt werden und eine überaus gleichztäBigs Vermischung zwischen Brennstoff und Eohmaterial stattfindet und ein noch besserer Wärmeübergang und damit eine bessere Kalzination des Zement— rohmaterials erreicht vird, bevor dieses im. Drehrohrofen, fertiggebrannt wird.

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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Eeißgasleitung mit eir-2m dem Drehrohrofen nachgeschalteten Kühler für das fertiggebrannte Gut in Verbindung steht. Hierdurch kann die von Kühler auf 650 bis 700° C erhitzte sauerstoffreiche Kühlluft als sekundäre Verbrennungsluft xn die BrerjxV.am=er eingeleitet werden., so daß das hochvorgewärate Zementrohrehl axt Heißgasen gleicher Temperatur in der Brennkammer zusammentrifft und mit den einzelnen Brennstcffparcikeln innig miteinander vermischt wird. Dxes erlaubt eine optimale Ausnutzung der vom Kühler angebotenen thermischen Värme. Zweckmäßig ist hierbei, daß in die Heißgaisleitung im Bereich der Einmündung in die Brennkammer eine Zuleitung für einen Teilgutstrom vorzugsweise für einen Teilgutstroia aus den nächst höheren Zyklon einmüiCet. Durch-diese Maßnahme >arr. in einfacher Veise die als Sekundärluft in die mer eingeführte Heißluft ?.uf annähernd konstante

Temperatur eingestellt werden, die außerdem der Tenperatur des von der nach* höheren Zyklonstufe angebotenen Zecenwrohmaterials entspricht. So kann beispielsweiße bei su hohen Sekundärluf ttesperaturen ein Gats^ws geregelter _; Kenge in die Heißgasleitung eingeführt werden, so daB infolge des durch die Heißgase eingeleiteten wäraever-

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brauchenden Entsäuerungsprozesses die Temperatur der Heißgase gesielt herabgesetzt wird, bevor diese in die Brennkammer einstroiaen.

In erfindungsgenäßer Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Brernstoffzuleitung mit einer zentral um den oberen Sohrteil angeordneten Wirbelkammer verbunden ist, in die tangential eine Einblasleitrung für die Brennstoffe mündet, vorzugsweise umschließt die Brennstoffzuleitung das obere Echrteil koaxial. Durchdiece Kaßnahme treten die Brennstoff teilchen- aus der Wirbelkammer mit hoher Geschwindigkeit u.-d schraubenförmig rotierend über die ringförmige iiündung der Brennstoff zuleitung in die Brennkammer ein, wo nie von den gleichsinnig drehei-den Wirbel der durch die Hei£p--„ "eitrui^, tangential in dxe 3rennkar^er eingeführten Hei^-ase erfa-t und über den ganzen freien Querschüxtt der Brer-nk=.z::rer gleichmäßig verteilt werden. Eierdurch wird i= Seitpunkt der Berührung mit den heißen Cfenac£asen eine gleichmäßige Verbrennung der Brennstoffe eingeleitet und ein cptirsler Wärmeübergang auf die feinverteilt in die BrenrJcax^er eingeführten vorgewärmten Eohsehlpartikel erreicht. Bei festen Brennstoffen steht zweckmäßigerweiEe die Zinclas-

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leitung nit eiier Eicblasmühle ζ. B. eine Prallmühle in Verbindung, "bei "beispielsweise grots tückige Kohle aufgegeben wird, welche dann fein zerschlagen von einem Sichtstrom in die Wirbelkammer mitgenommen wird. Hierbei ist vorteilhafterweise im oberen Bohrteil im Eereich der Wirbelkammer eine einstellbare Gasabsugxklappe angeordnet, durch welche die 2inblasgase abgezogen werden können, bevor sie zusammen mit den Brennstoffpaxtikeln in die Brennkammer gelangen. Durch diese Kafinahse kann in der Brennkammer ein sehr hohes Temperatumiveau aufrechterhalten werden.

In weiterer erfindungsgeaäßer Ausgestaltung der Vorrichtung is-c vorgesehen, daß die Brennstoffzuleitung mit Abstand zur Wandung der Brennkammer in die Brennkammer eintaucht. Durch diese Maßnahme wird erreicht daß die in der ringförmigen öffnung der Brennstoffzuleitung zirkulierenden Brenns toff teilchen über eine läz^ere Vegstrecke indirekt von dem um die Brenns toff zuleitung in der Brennkammer wirbelnden EeiBgasstrom aufgeheizt werden, bevor sie in urmittelbarem Zontakt sit diesen heißen Gasen treten. Hierdurch wird eine noch gleichmäßigere und gezielte Auf-

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heizung der Brennstoffpartikel erreicht, so äa£ diese bei unmittelbarem Kontakt nit den auf 1100 biß 1200° C aufgeheizten Ofenabgasen gleichmäßig zu oxydieren beginnen. Vorzugsweise ist die Eintauchtiefe des oberen Bohrteils und/oder Brennstoff zuleitung in der Brennkammer ■veränderbar. Hierdurch läßt sich die Vorwarnung der aufgegebenen Brennstoffteilchen genau einstellen. Auch kann durch die Einstellung der Eintauchtiefe genau vorbestimrat werden, in welchem Bereich der Brennkammer die Brennstoffteilchen auf die Bohmehlteilchen treffen sollen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist weiter vorgesehen, daß in der Brennkammer vorzugsweise unterhalb der iSndung des oberen Eohrteils wenigstens ein Eilfsbrenner angeordnet ist. Hierdurch Vann die Lage der Brennzone innerhalb der Brennkammer insbesondere in der Ar-fahrphase stabilisiert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung.wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, den "weitere Merkmale und Vorteile zu entnehmen sind.

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Die erfindungsgemäße Vorrichte zur .^behandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere von Zesentrohxehl besteht aus einer Abgasleitung 1, die au= s«I Eobrteilen 2, 3 gebildet ist und zwischen de=, Ixebrchrof en 4 und einem nicht näher darstellten _aus mehreren übereinander angeordneten Zyklonen bestehenden Torvär-er angeordnet ist. Yen diesem Vorwärmer sind die aus de= untersten zyklon in den Drehrohrofen 4 führende BohrehUeitarg 5 «4 ^«

- -^ - α-; ω ;■<-·—ρ·= ie"» tunsr führende aus de=L nächst höheren z,jü^on ^n axe _A-_&a-J.e--cu-e Bohnehlleitung b dargestellt, ias iaicere Bohrt eil 2 weist eine im Querschnitt erweiterte Erennlcai^er 7 auf, in die das obere Echrteil 3 mit Abstand zur wandung 6 der Brennkacner koaxial eintaucht. Die Brennkammer 7 weist ia oberen Bereich einen _zylinderför*igen Abschnittsteil auf. in den tangential eine HeiEgasleitung 9 einmünde*.

In die Eeiügasleitung 9, ^e vorzugsweise mit einem nicht näher dargestellten Kühler für das fertiggebrannte Gut in Verbindung steht, ist im Bereich der Einmündung in die Brennkammer eine Zuleitung 10 für einen Teilgutstrom vorzugsweise für einen Seilgutstrom aus dem nächst höheren Zyklon vorgesehen·

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Das obere Eohrteil 3 ist koaxial und mit Abstand von einer Brennst off zuleitung 11 uagebe-n, welche mit einer zentral TXE den oberen Bchrteil angeordneten Wirbelkammer 12 verbunden ist, in die tangential eine Einblasleitung 13 für die Brennstoffe einmündet.

Ir darge3teilten Ausführungsbeispiel steht mit der Einblasleitung 13 ein rät eines. Zellenrad 14 versehener Vorratsbehälter 1p für feste Brennstoffe in Verbindung. Es kann jedoch auch die Einblasleitung direkt an eine nicht naher dargestellte Einblasmühle angeschlossen sein, in der grobe Brennstoffteile zerkleinert und die staubfein zerkleinerten Partikel im Aufstrom in die Sinblas-. leitung ritgerissen verden. Im oberen Bereich der Virbel-Vp-ρ·» i_£t eine einstellbare Gasabzugsklappe 16 angeordnet, die eine direkte Verbindung zwischen dem Innenraum der Virbelia=er 12 und äez. oberen Hohrteil 3 herstellt.

Die KünduEg 17 der Brennstoffzuleitung 11 ist innerhalb der Brennkasser 7 angeordnet und endet mit geringem Abstand oberhalb der Kündung 18 des oberen Eohrteils 3· ^ie Brennkarmer ist durch einen Deckel 19 gegen die atmosphärische Umgebung abgedichtet. Im unteren, vorzugsweise kegelstuiapfföraig ausgebildeten Teil 'der Brennkammer ist ein Eilfsbrenner 20 angeordnet.

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/ ττΑΡ-t in die Virbelzwischen 40 =/sec. und 80 m/sec. lxegt, m -_er ,2 ei^ehlasen. In,ol_Se der in der Wi.el^er =it hoher Geschwindi^eit zitierenden LuT werden die Brennstoffpartikel an die Innenwand der Vxr-,el^er getragen «d gleiten dort spiral^ abwärts i. die _bB«l und =it bestand uxn das obere Echrtexl 3 geführte Brennstoffzulei^ 11, die in die Brenner 7 des unteren Eohrteils 2 einbindet. Aus der ringföxmigen ISBducs Λ7 der Brennstoff zuleitung treten die Brennstoffpartifcel gleich-iBig verteilt in die Brenner ein und werden dort von eine, gleichsinnig gerichteten Wirbel heiBer Gase erfaSt, die durch die Heißgasleitung 9 von de= nicht näher dargestellten Kühler in die Brennkammer =it einer Temperatur von etwa 6₅0 bis 700° C geleitet werden. In der Brennkammer entsteht hierdurch eine optimale Verzischung von sauerstoffhaltigen heißen Gasen und Brennstoffpartikeln, so daß die Brennstoffpartikel bis auf Zündtenperatur vorgeheizt werden und innerhalb der Brennkammer in fein dispergierter Form vorliegen.

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In die Brennkammer'7 wird vorzugsweise in den zylindrisch ausgebildeten Teil über die Bohmehlleitung 6 Sohnehl aus dem Wärme tauscher zyklon eingeführt, welcher dem untersten Zyklon des Vorwärmers übergeordnet ist. Das auf etwa 650 bis 700° C vorgewärmte Eohmehl wird durch die heißen aus dem Drehofen 4- aufsteigenden Abgase in der Brennkammer fein verteilt und trifft auf die in fein dispergierter Form vorliegenden festen Brennstoffpartikel von gleichem Temperaturniveau, so da2 eine innige Kischung von Brennstoff und Rohstoffpartikein von hoher Temperatur vorliegt, wobei die festen Brennstoffpartikel, sobald sie mit den heißen Ofenabgasen von etwa 1100 bis 1200° C in Berührung korken, verbrennen und ihre Wärmeenergie gleichmäßig an die Höhstoffpartikel abgeben können. Infolge der sich in der Brennkammer 7 ausbreitenden Verbrennung wird den Eohstoffpartikeln soviel Värme zugeführt, daß eine gleichmäßige Kalzinierung stattfindet. Die einzelnen Gutpartikel werden von dem heißen Abgasstrom des Drehrohrofens 4 durch das obere Bohrteil 3 im Aufstrom hochgerissen und in den untersten Zyklon des Vorwärmers geführt, in diesem abgeschieden -ir-d über die Eohmehlleitung 5 als gleichmäßig kalziniertes Gutmaterial zur Hochtemperatursinterung in den Drehofen geführt.

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Zur Einhaltung optimaler Tenperaturverhältnisse in der Brennkammer wird im Bereich der Einmündung der Heißgasleitung in die Brennkammer "bei zu hohen Heißgastemperaturen über eine Eegelklappe 21 ein Teil des aus dem über dem untersten Zyklon liegenden Värmetauscherzyklon abgezogenen Zementrohaehls eingeleitet, so daß sich dort infolge des "beginnenden wärreverbrauchenden Zalzinierungsprozesses die zu hohe Terperatur des Heißgasstromes auf die gewünschte Temperatur herabsetzen läßt, die der Temperatur der in die Brenr&ar^ier eingeleiteten Hchmehlpartikel entspricht.

Zur Stabilisierung der Fich in der Brennkammer 7 ausbreitenden Brennzo^e ist in unteren Bereich der Brennkammer ein Sund- "bzw. Eilfscrenr-er 20 angeordnet, der vorzugsweise in der Anfahrphase der Anlage die Verbrennung der 3rermstofftei3±:en in der Brennkammer insbesondere dann, unterstützt, wenn sich noch kein thermischer Gleichgewichtszustand in der Anlage eingestellt hat.

Die erfindung&gemäSe Torrichtring cur Värreoehandlung von. ZeEentrohsehl ist nicht nur auT das dargestellte Ausführungsbeispiel "bescirarkt, sondern es lassen sich auch

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„enrere wOW»»idW *~ β«··«« konstruktiven

Ausgestalte »er.inai.aer anordnen, so daB aie

des Ze_Centn>h*ehl_S i. Bedarfsfall üoer ei^ei lan-

_£ere_D Zeitabscimi« der Vorricbt^ Bi=M nur auT den linsatz von festen Brennstoffen tescnr^t, sondern es lassen sich nüssi_Be und gutBadg. Brennstoffe _El.icner=aüen verwenden.

— Patentansprüche —

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Claims (1)

1. ^. ^254^564

   Pg t-. ATThPiTiS^-D räche

   Λ. Vorrichte zur Wärmebehandlung von feinkörnigem Gut, instesondere von Zenentrohmehl in einem aus nehreren übereinander angeordneten Zyklonen bestehenden on» der einen Drehrohrofen vorgeschaltet ist, wobei unterste Zyklon des Yorkers sit der Abgasleitung des Drehrohrofens verbunden ist und die Gutaustragsleitung des nächst höheren Zyklons und eine Brennstoffzuleitung in die Abgasleitung des Drehrohrofens geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung (1) aus rondestens zwei Eohrteilen (2, 3) gebildet ist, wobei das obere Bohrteil Ci) ** das untere Eohrteil U) =it Abstand zur Wandung desselben eintaucht «=a von mindestens einer Brennstoffzuleitung C11; uneben ist und ca£ die Brennstoffzuleitung C-Ii; und die Gutaustragsleitung (6) des nächst höheren Zyklons in den unteren Eohrteil (H) einmünden.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Eohrteil (2) ein im Querschnitt erweitertes Verbindungen ale Brennkammer (7) aufweist, in welches das obere Eohrteil (3) eintaucht.

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   Vorrichtung nach Anspruch Λ oder 2, dadurch _Ee*ennzeichnet, daB die Sren^er (7) «**«* teilve.se zylinderförmig ausbildet ist und in den zylindrischen Teil tangential eine HeiBgasleituns C9) exnmündet.

   4. Vorrichte nach i^raeh i. 2 oder ₅. dadurch

   zeichnet, daB die EeiSgasleitung C9) .« ^- ·" Brenrohroren (4) nachgeschalt.ten Kühler «r das fertiegehrannte Gut in Vereisung steht.

   ν λ 2 5 cder 4 dadurch gekenn 5. Vorrichtung nach insprcch 1, 2, 5 cae

   zeichnet, daB in die He^aslei^ (9) i- Bereich^r s in die Brenn^er C7) eine Zulei^ C»)

   Si

   Sins

   !ur einen Teilsutstron vorzugsweise für einen aus den nächst höheren Zytlon einrfinaet.

   ₆. Vorrichtung nach eine= der Sprüche 1 U, 5. -durch _6e*ennz«ichnet, daB die Brennstoifzuleitung C«> »* einer zentral » den oberen BohrteU C» engeor^neten Virhel^er (12) veröden ist, in die tangential eine Xinblasleituns (13) «> «i· Brennstoii« mundet.

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   7. Vorrichtung nach eine= der Anspräche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinblasleitung (1J) mit einer Einblasnrühle für Teste Brennstoffe in Verbindung steht

   8. Vorrichtung^ nach einer der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, da3 die Brennstoff zuleitung (11) das obere Bohrteil (3) koaxial unrahließt.

   9. Vorrichtung nach einen der Ansprache 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, da£ die Brennstoffzuleitung (11) mit Abstand zur Wandung *» Erei=kaii-r (7) in die Brenn-

   r C7) eintaucht.

   ₁₀. Vorrichtung nach eine^ der Ansprüche 1 eis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Küni'-ng vi7) der Breies te ff zuleitung (11) =it geringe- Abscsnd cberhalb der Kündung (18) des oberen Eohrteils '.*} in der Brennkarrer (7) endet.

   11. Vorrichtung "nach einen der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daS die Eintauchtiefe des oberen Bohrteils (3) und/oder Brennstoff zuleitung (11) in der

   C7) "veränderbar ist.

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   12. Verrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 11, dadurch, gekennzeichnet, daß im oberen Rohrteil (3) i=· Bereich der Wirbelkammer (12) eine einstellbare Gasabzu£eklappe (16) angeordnet ist.

   13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ai^prüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brer.uTrar.r.er (?) vorzugsweise unterhalb der Kündung (18) des oberen Bohrteils wenigstens ein Hillsbrenner (20) angeordnet ist.

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