DE2601591A1

DE2601591A1 - Brenner fuer einen ofen

Info

Publication number: DE2601591A1
Application number: DE19762601591
Authority: DE
Inventors: Heinrich Weishappel
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1976-01-17
Filing date: 1976-01-17
Publication date: 1977-07-21
Also published as: FR2338458A1; DK15477A; JPS5288831A

Description

Anlage zum Patentgesuch der IL-Chr/Wr

Klöckner-Humboldt-Deutz H 76/1

Aktiengesellschaft , 5

vom 15. Jan. 1976

Brenner für einen Ofen

Die Erfindung betrifft einen Brenner für einen Ofen, mit einer Brennstoffdüse, die innerhalb eines Primärluftrohres angeordnet ist, welches sich innerhalb eines Sekundärluftrohres befindet.

Bei einem solchen Brenner dient die Primärluft hauptsächlich zur Flammenstabilisierung und sie reicht als Sauerstofflieferant für kleine Brennstoffmengen aus. Die Sekundärluft soll die Flamme möglichst nicht beeinflussen. Bisher war bei einem Brenner das Primärluftrohr mit der Brennstoffdüse zentrisch innerhalb des Sekundärluftrohres angeordnet. Bei dieser Anordnung ergibt sich ein ringförmiger Sekundärluftstrahl, der den Primärluftstrahl gleichmäßig ringförmig umgibt und der sich durch Reibung schnell mit den Verbrennungsgasen der Flamme sowie mit den übrigen Ofengasen vermischt. Bei dieser Lösung wird ein großer Teil des Sauerstoffes des Sekundärluft-

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Strahls von der Brennerflamme aufgenommen, die. dadurch sehr kurz und heiß wird. Eine kurze und heiße Flamme ist aber beispielsweise in einem sogenannten Wälzofen, in welchem das zu behandelnde Gut rieselfähig und trocken bleibt und nicht gesintert werden soll, unerwünscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner zu schaffen, dessen Sekundärluftstrahl an der Brennerflamme möglichst unbeeinflußt vorbeiströmen und möglichst weit in den Ofen hineinströmen kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Brenner der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Primärluftrohr mit der Brennstoffdüse exzentrisch innerhalb des Sekundärluftrohres angeordnet ist.

Beim erfindungsgemäßen Brenner ist das Primärluftrohr mit der Brennstoffdüse deutlich außermittig bzw. asymmetrisch innerhalb des Sekundärluftrohres angeordnet. Auf diese Weise kann der Sekundärluftstrahl an der weiten Stelle zwischen Sekundärluftrohr und Primärluftrohr gebündelt und konzentriert an der Brennerflamme vorbei möglichst weit in den Ofen hineingebracht werden, das heißt, in den dem Brenner abgewandten Raum hinein, um dort eine oxydierende Atmosphäre zu schaffen, zum Beispiel

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vorhandenes CO im Abgas zu CO₂ aufzuoxydieren, wenn ein vorgeschriebener maximaler CO-Gehalt im Abgas nicht überschritten werden soll. Der gebündelte und konzentrierte Sekundärluftstrahl ermöglicht auch, daß in dem dem Brenner abgewandten Raum des Ofens, also in der Regel am Ofeneinlauf, bei einem Gut, dem fester Brennstoff beigemischt ist, z. B. Kohlenstaub oder Koksgruß, schon eine beginnende Kohlenstoffverbrennung zur Schaffung einer reduzierenden Atmosphäre stattfinden kann· Daher ist der erfindungsgemäße Brenner besonders vorteilhaft für solche Drehofen, bei denen feste Brennstoffe zusammen mit dem Aufgabegut in den Ofen gelangen. Infolge des aufgegebenen festen Brennstoffes kommt es bei solchen Öfen am Ofeneinlauf immer zu CO-Bildung. Am Ofenauslauf darf nicht mit viel Luftüberschuß gefahren werden, weil sich sonst bei Anwendung bisheriger Brenner eine unerwünscht heiße, kurze Flamme mit örtlichen Überhitzungen im Flammenbereich bildet, die zu einer unerwünschten Zusammenbackung des behandelten Gutes führt.

Eine Lösung, anstelle des asymmetrisch angeordneten Sekundärluftrohres in den Ofen eine separate Sekundärluftlanze einzuführen, wäre ungünstig, denn diese separate, in den Ofen hineingeführte Sekundärluftlanze wird heiß und muß immer mit Sekundärluft gekühlt werden; wird aber entsprechend der Abgasanalyse des Ofens keine Sekundärluft benötigt, müßte das separate Sekundärluftrohr aus dem Ofen ausgebaut oder mit großem

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Aufwand gekühlt werden, ζ. Β. mittels Wasser.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Achse der Brennstoffdüse sowie des Primärluftrohres in der Achse des Ofens liegen, in den der Brenner eingebaut ist. Dann liegt der gebündelte Sekundärluftstrahl außermittig im Ofen. Das Primärluftrohr mit der Brenndüse kann im Sekundärluftrohr drehbar angeordnet sein oder umgekehrt. Auf diese Weise kann man die Exzentrizität des Sekundärluftstrahles wandern lassen, um optimale Betrxebsstellungen zu finden. Liegt der Sekundärluftstrom im oberen Ofenbereich, so bildet er ein einseitiges Polster zwischen der Flamme und der Ofenoberwandj liegt der Sekundärluftstrom im unteren Ofenbereich, so bildet er ein einseitiges Polster zwischen der Flamme und dem Ofengut und der Sekundärluftstrom kann über seine ganze Länge den Gutstrom behandeln, z. B. noch': nicht verbrannten, dem Gut beigemischten Kohlenstoff verbrennen.

Die Erfindung und deren weiteren Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 den erfindungsgemäßen Brenner teils in Ansicht und teils im Schnitt,

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Fig. 2 den Brenner der Fig. 1 eingebaut in eine Drehofenanlage.

Der Brenner nach Fig. 1 hat eine zur Brennstoffdüse 10 führende Brennstoffleitung 11, die konzentrisch von einem Primärluftrohr 12 umgeben ist. Das Primärluftrohr 12 ist durch eine exzentrische Öffnung in einer Stirnwand 13, welche ein Sekundärluftrohr 14 nach hinten abschließt, in dieses hineingeführt. Das Primärluftrohr 12 mit der Brennstoffdüse 10 ist also exzentrisch innerhalb des Sekundärluftrohres 14 angeordnet. Das Primärluftrohr 12 ist in Nähe seiner Mündung durch Streben 15a, 15b usw. an der Innenwandung des Sekundärluftrohres 14 abgestützt. Vom Mantel des Primärluftrohres 12 ist eine Luftzuführung sleitung 16 und vom Mantel des Sekundärluftrohres 14 ist eine Luftzuführungsleitung 17 abgezweigt, die beide in eine gemeinsame Luftzuführungsleitung 18 einmünden. Der Brenner bildet mit seinen Zuführungsleitungen also eine bauliche Einheit.

In der Luftzuführungsleitung 16 für die Primärluft ist eine Drosselklappe 19 und in der Luftzuführungsleitung 17 für die Sekundärluft ist eine Drosselklappe 20 angeordnet, von denen wenigstens eine, in Fig. 1 das Regelorgan in der Luftzuführungsleitung 17 für die Sekundärluft mit einem motorischen Stellorgan 21 verbunden ist. Der Brenner kann ein Ölbrenner, Gas-

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brenner oder Kohlenstaubbrenner sein. In der Mündung des Primärluftrohres 12 ist ein Drallkörper 22 angeordnet, der mittels einer Verstelleinrichtung 23 axial verschiebbar ist. Ist der Drallkörper 22 weiter von der Brennermündung entfernt, erhält man eine lange und schmale Flamme und liegt der Drallkörper in der Nähe der Brennermündung, so erhält man eine kurze und breite Flamme. Zur weiteren Beeinflussung der Flammenform kann durch eine Leitung 24 Axialöl für eine lange schmale Flamme und durch eine Leitung 25 Radialöl für eine breite kurze Flamme zugeleitet werden. Der vordere Bereich des Sekundärluftrohres 14 ist mit einer Isolierung 26 versehen.

Beim erfindungsgemäßen Brenner ist nur ein einziges Luftgebläse erforderlich, welches an die Luftzuführungsleitung 18 angeschlossen ist. Die benötigte Menge an Primärluft und Sekundärluft wird durch die Drosselklappen 19 und 20 eingestellt. Primärluft und Sekundärluft können einen Druck von etwa 0,0 bis 0,1 atü haben; die Strömungsgeschwindigkeit kann z. B. 80 bis 100 m/s betragen. Der Öldruck des Brenners kann 15 bis 40 atü betragen.

Nach Fig. 2 ist der Brenner der Fig. 1 mit seinem Sekundärluftrohr 14 auf einer Auflagerolle 27 eines stillstehenden Ofenkopfes 28 eines Drehrohrofens 29 abgestützt und axial verschiebbar. Die Achse der Brennstoffdüse 10 sowie des Primär-

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luftrohres 12 liegt in der Achse des Ofens 29. Zur Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Brenners ist in Fig. als Beispiel eine Anlage zur Gewinnung von Zinkoxyd aus schwachkonzentrierten zinkoxydhaltigen Materialien dargestellt. Bei dieser Anlage dient als Aufgabegut z. B. der Rückstand einer vorangegangenen Flotation, der etwa 6 bis 15 % Zink als Zinkoxyd enthält und dem Koksgruß als fester Brennstoff zugemischt ist. Dieses Aufgabegut wird über die Leitung 30 in den Einlauf des Ofens 29 aufgegeben, der ein sogenannter Wälzofen ist. Im Ofen herrscht eine Temperatur von etwa 1.200 bis 1.300° C. Das Zinkoxyd wird mittels des beigemischten Kohlenstoffes bei dieser Temperatur zu Zinkdampf reduziert und das Zink verbrennt dann sofort zu Zinkoxydstaub 31, der in eine dem Ofen nachgeschaltete Staubkammer 32 abgeleitet wird. Aus dem Ofenkopf 28 wird bei 33 Schlacke weitgehend ohne Zinkoxyd rieselfähig und trocken ausgetragen. In der Staubkammer 32 beträgt die Temperatur etwa 600 bis 800 ° C und es herrscht ein Unterdruck von etwa-20 bis-50 mm Ws. Der zinkoxydstaubha1tige Gasstrom 31 gelangt durch einen Kühler 34, z. B. Einspritzkühler in einen Elektrofilter 35, in welchem der Zinkoxydstaub 36 abgeschieden wird. 37 ist ein Saugzugebläse. Das in der Staubkammer 32 abgeschiedene grobe Staubgut wird über eine Zellenradschleuse 38 und eine Leitung 39 zum Aufgabegut zurückgeführt. Der Zinkoxydstaub 36 wird einer nachgeschalteten Reduktion zugeleitet.

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Durch dxe asymmetrische Anordnung des Primärluftrohres 12 mit der Brennstoffdüse 10 innerhalb des Sekundärluftrohres 14 kann der Sekundärluftstrahl 40 gebündelt und konzentriert weitgehendst unbeeinflußt an der Brennerflamme 41 vorbeiströmen und sehr weit in den Ofen hineinströmen, d. h. in den dem Brenner abgewandten Raum hinein, um auch im Bereich des Ofeneinlaufes eine oxydierende Atmosphäre zu schaffen. Auf diese Weise können bereits am Ofeneinlauf eine beginnende Verbrennung des dem Aufgabegut beigemischten Koksgrußes und damit eine beginnende Reduktion des Zinkoxydes erfolgen. Außerdem kann im Bereich des Ofeneinlaufes CO im Abgas zu CO₂ aufoxydiert werden, damit ein vorgeschriebener maximaler CO-Gehalt im Abgas nicht überschritten wird. Das ist wichtig z. B. für den Elektrofilter 35, der bei Überschreitung eines CO-Gehaltes von etwa 0,8 % wegen Explosionsgefahr abgeschaltet wird. Es versteht sich, daß zur Einhaltung dieses Wertes das motorische Stellorgan 21 der Drosselklappe 20 vom CO-Gehalt im Abgas als Meß- bzw. Regelgröße angesteuert werden kann.

Der Sekundärluftstrahl 40 in Fig. 2 schafft ein einseitiges Polster zwischen der Flamme 41 bzw. deren Verbrennungsgasen und der Oberwand des Wälzofens 29. Läßt man die Exzentrizität nach unten wandern, so liegt der Sekundärluftstrahl näher am Materialbett im Wälzofen und er kann so dafür sorgen, daß nicht restlich verbrannter Kohlenstoff vollständig verbrannt wird.

Patentansprüche

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Leerseite

Claims

IL-Chr/Wr H 76/1

Patentansprüche

ImJ Brenner für einen Ofen, mit einer Brennstoffdüse, die innerhalb eines Primärluftrohres angeordnet ist, welches sich innerhalb eines Sekundärluftrohres befindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärluftrohr (12) mit der Brennstoffdüse (10) exzentrisch innerhalb des Sekundärluftrohres (14) angeordnet ist.
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Brennstoffdüse (10) sowie des Primärluftrohres (12) in der Achse des Ofens (29) liegt, in den der Brenner eingebaut ist.
3. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärluftrohr (12), welches die zur Brennstoffdüse (10) führende Brennstoffleitung (11) konzentrisch umgibt, durch eine exzentrische Öffnung in einer Stirnwand (13) des Sekundärluftrohres (14) hindurch in dieses hineingeführt ist, und daß das Primärluftrohr (12) in Nähe seiner Mündung gegebenenfalls durch Streben (15a, 15b) an der Innenwandung des Sekundärluftrohres (14) abgestützt ist.

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ORIGINAL INSPECTED
4. Brenner nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vom Primärluftrohr (12) und vom Sekundärluftrohr (14) je eine Luftzuführungsleitung (16, 17) abgezweigt ist, die beide in eine gemeinsame Luftzuführungsleitung (18) einmünden.
5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Luftzuführungsleitung (16) für die Primärluft und in der Luftzuführungsleitung (17) für die Sekundärluft je ein Regelorgan, z. B. Drosselklappe (19 bzw. 20) angeordnet ist.
6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das Regelorgan (20) in der Luftzuführungsleitung (17) für die Sekundärluft mit einem motorischen Stellorgan (21) verbunden ist.
7. Brenner nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mündung des Primärluftrohres (12) ein Drallkörper (22) angeordnet ist, der mit einer Verstelleinrichtung (23) verbunden ist.
8. Brenner nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärluftrohr (14) auf einer Auflagerolle (27) des stillstehenden Ofenkopfes (28) eines Drehröhrofens (29) abgestützt und axial verschiebbar ist.

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