DE29911973U1 - Brennerlanze für eine Zementofenanlage - Google Patents
Brennerlanze für eine ZementofenanlageInfo
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Description
TH/ti 990353G
07. Juli 1999
07. Juli 1999
Die Erfindung betrifft eine Brennerlanze für eine Zementofenanlage mit einem zentralen Rohr zur Zufuhr des Brennstoffs, das eine Ummantelung aus feuerfestem Material aufweist und an dessen Außenseite in die Ummantelung eingebundene Verankerungselemente vorgesehen sind.
Brennerlanzen werden bei der Herstellung von Zement zum Erhitzen des Zementdrehofens eingesetzt. Dabei werden im Zementofen die gemahlenen Zementrohstoffe zu Zementklinker gebrannt. Als Brennstoff wird beispielsweise Kohlenstoffstaub verwendet. Dieser Kohlenstoffstaub wird im Inneren der Brennerlanze zur Öffnung der Brennerlanze gefördert und dort verbrannt. Dabei werden Brennguttemperaturen des Zementklinkers von ca. 1450 °C erreicht.
Um die in der Regel metallische Brennerlanze vor den im Zementofen herrschenden hohen Temperaturen zu schützen, insbesondere vor der Verzunderung, wird die Brennerlanze mit feuerfestem Material ummantelt. Feuerfeste Materialien haben eine etwa dreifach geringere Wärmeleitfähigkeit als Metall. Man ist deshalb bemüht, die Wärme des Zementofens an der Durchdringung der feuerfesten Ummantelung zu hindern, wodurch ein Schutz der Brennerlanze und, damit verbunden, eine entsprechend hohe Standzeit erreicht wird.
Bei den aus der Praxis bekannten Brennerlanzen wird die feuerfeste Ummantelung mittels Schlitzbolzen, Well- oder Spreizanker an der Brennerlanze verankert. Die Schlitzbolzen, Well- oder Spreizanker werden bei der Herstellung der Brennerlanze an der Außenseite des Rohres der Brennerlanze durch Verschweißen fest angebracht, Well- und Spreizanker werden auch häufig beweglich durch Einhängen in angeschweißte Haltelaschen befestigt.
Die Anker werden mit feuerfestem Material umgössen. Sie bilden im erhärteten Zustand des feuerfesten Materials in dieses eingebundene Verankerungselemente.
Bei dieser Art der Verankerung hat es sich jedoch gezeigt, daß die feuerfeste Ummantelung abplatzt und die nicht mehr ummantelten Schlitzbolzen, Well- oder Spreizanker durch die Hitze verzundern. Dies führt zu einer ungenügenden Wärmedämmung des metallischen Rohres der Brennerlanze, welche durch die Ofenwärme angegriffen wird und ebenfalls verzundert. Dadurch wird die Haltbarkeit einer derart ausgestalteten Brennerlanze reduziert.
Ausgehend von dieser bekannten Brennerlanze liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brennerlanze zu schaffen, deren feuerfeste Ummantelung sicher mit dem Rohr der Brennerlanze verankert ist und die eine lange Standzeit ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennerlanze gelöst, bei der jedes eingebundene Verankerungselement ausgehend von einem am Rohr befestigten stegartigen Element an dessen dem Rohr abgewandten Ende Verästelungselemente aufweist.
— 3 —
Durch die an jedem stegartigen Element angebrachten Verästelungselemente wird die Wärme, die von dem Ofeninnern in die feuerfeste Ummantelung dringt, rasch in das stegartige Element geleitet und von dort an das metallische Rohr der Brennerlanze abgegeben.
Das metallische Rohr wird auf seiner Innenseite durch den in ihm transportierten Strom des Kohlenstoffstaubes gekühlt, der in der Regel mit Lagertemperatur, also etwa 20 0C, transportiert wird. Demgemäß wird die Wärme, die trotz der geringen Wärmeleitfähigkeit in die dämmende Schicht der feuerfesten Ummantelung dringt, rasch abgeführt. Das feuerfeste Material gelangt deshalb nur noch in einer äußerst geringen Oberflächenschicht in den pyroplastischen Zustand. Dieser Effekt ist besonders dann ausgeprägt, wenn die stegartigen Elemente und/oder die Verankerungselemente aus massivem Metall sind.
Die Wärme wird nicht mehr in der feuerfesten Ummantelung gespeichert, so daß ein Abplatzen der feuerfesten Ummantelung aufgrund von Wärmeausdehnung zuverlässig verhindert wird.
Da die feuerfeste Ummantelung nicht beschädigt wird, werden auch die eingebundenen Verankerungselemente nicht der heißen Atmosphäre des Ofeninneren ausgesetzt. Aus diesem Grund wird eine Verzunderung der eingebundenen Verankerungselemente vermieden.
Besonders einfach lassen sich solche zum Einbinden vorgesehene Verankerungselemente herstellen, deren stegartige Elemente und ihre daran angeordneten Verästelungselemente im Längsschnitt die Form des Buchstabens "Y" haben. Es ist jedoch auch denkbar, daß
die eingebundenen Verankerungselemente Verästelungen mit mehr als zwei Verästelungsstegen aufweisen.
Eine gute Verankerung der feuerfesten Ummantelung an das metallische Rohr der Brennerlanze wird erreicht, wenn nach einer weiteren Lehre der Erfindung einander benachbarte Verankerungselemente derart auf dem Umfang des Rohres angeordnet sind, daß die Verästelungselemente in unterschiedliche Richtungen weisen. Beispielsweise können die Verästelungselemente der einen Verankerungselemente stets in Längsrichtung der Brennerlanze weisen, während die Verästelungselemente der dazu benachbarten Verankerungselemente stets in Umfangsrichtung der Brennerlanze gerichtet sind. Durch eine solche alternierende Anordnung der Verästelungselemente wird eine gute Verankerung der feuerfesten Ummantelung sowohl in Längsrichtung als auch in Umfangsrichtung der Brennerlanze geschaffen.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Brennerlanze ist es zweckmäßig, Längs- und Querfugen in der feuerfesten Ummantelung vorzusehen. Diese Fugen ermöglichen eine Wärmedehnung der Ummantelung, wenn diese der heißen Ofenatmosphäre ausgesetzt wird. Auf diese Weise werden Dehnungsspannungen in der Ummantelung vermieden, die durch das Ausdehnen der feuerfesten Ummantelung in der heißen Ofenatmosphäre entstünden.
Fugen in der Ummantelung können durch Trennelemente geschaffen werden, die in Längsrichtung des Rohres von diesem im wesentlichen senkrecht abstehen. Zusätzlich oder alternativ ist es in weiterer Ausbildung der Erfindung möglich, daß der Umfang des Rohres wenigstens von einer abstehenden Ringscheibe umfaßt wird.
Vorteilhaft sind mehrere solcher Ringscheiben zueinander beabstandet vorgesehen.
Die für die Trennelemente bzw. Ringscheiben verwendeten Materialien sollten einen Flamm- bzw. Schmelzpunkt unter 650 °C haben. Dadurch wird gewährleistet, daß die Materialien bei der Inbetriebnahme der Brennerlanze verbrennen bzw. schmelzen, so daß an ihrer Stelle Fugen zurückbleiben. In diese Fugen kann sich die feuerfeste Ummantelung ausdehnen, wodurch Dehnungsspannungen vermieden werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn diese Trennelemente in weiterer Ausgestaltung der Erfindung aus Kunststoff gefertigt sind, da dieser in der heißen Ofenatmosphäre verbrennt und damit eine Fuge in der feuerfesten Ummantelung zurückläßt. Dies gilt insbesondere, wenn das Trennelement aus gewellten Kunststoff gefertigt wird.
Beim Einsatz von gewelltem Kunststoff entsteht eine Fuge, deren Querschnitt den Transport von Gasen durch die Fuge behindert und somit das Rohr der Brennerlanze vor Angriffen durch die Gase der Ofenatmosphäre schützt.
Es ist jedoch auch möglich, die Trennelemente aus anderen Werkstoffen, beispielsweise Aluminium oder mit Bitumen getränkten Wellplatten, Holz, Pappe oder keramischen Fasern zu fertigen.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In dieser Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Brennerlanze teilweise im Längsschnitt und
Fig. 2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Brennerlanze.
Die in Fig. 1 dargestellte Brennerlanze 1 weist ein metallisches Rohr 2, eine feuerfeste Ummantelung 3 und in die feuerfeste Ummantelung 3 eingebundene Verankerungselemente 4 auf. Jedes Verankerungselement besteht aus einem stegartigen Element 5, das an seinem dem Rohr 2 abgewandten Ende Verästelungselemente aufweist. Dargestellt ist eine bevorzugte Ausführung mit zwei Verästelungselementen 6 für jedes Verankerungselement 4.
Die Verankerungselemente 4 sind an das metallische Rohr angeschweißt und stehen von diesem senkrecht ab. Der Längsschnitt der Verankerungselemente 4 hat die Form des Buchstaben "Y". Die einzelnen Verankerungselemente 4 sind im dargestellten und insoweit bevorzugtem Ausführungsbeispiel derart zueinander angeordnet, daß die Verästelungselemente 6 benachbarter Verankerungselemente 4 senkrecht zueinander stehen.
Teilweise sind in Längsrichtung zwischen den Verankerungselementen 4 Ringscheiben 7 aus Aluminium angeordnet. Diese Ringscheiben 7 sind ebenfalls am metallischen Rohr 2 fixiert und stehen von diesem ab. Ihre Höhe entspricht der Dicke der feuerfesten
Ummantelung 3, so daß sie diese in einzelne Segmente 8, 9 und 10 aufteilt.
In Fig. 2 ist dargestellt, daß zwischen den Verankerungselementen 4 in Umfangsrichtung teilweise, gewellte Trennelemente 11 angeordnet sind. Diese Trennelemente 11 sind bevorzugt aus Kunststoff gefertigt.
Zur Herstellung der Brennerlanze 1 werden die Verankerungselemente 4, die Ringscheiben 7 und die Trennelemente 11 auf dem metallischen Rohr 2 angebracht. Anschließend wird das derart präparierte Rohr 2 in eine nicht dargestellte Gußform gelegt, in der die feuerfeste Ummantelung 3 gegossen wird. Die Verankerungselemente 4 binden die Ummantelung 3 an das Rohr 2. Durch die Ringscheiben 7 und die Trennelemente 11 wird die Ummantelung segmentiert.
Bei Inbetriebnahme der Brennerlanze 1 verbrennen die Trennelemente 11 während die Ringscheiben 7 schmelzen. An ihrer Stelle entstehen Fugen. Die Ummantelung 3, die sich im Betrieb aufgrund ihrer Wärmedehnung ausdehnt, kann sich im Bereich dieser Fugen ausdehnen, so daß Spannungen in der Ummantelung 3 vermieden werden.
Die vom Zementofen in die Ummantelung 3 trotz der geringen Wärmeleitfähigkeit des feuerfesten Materials eindringende Wärme wird von den Verästelungselementen 6 aufgenommen und über die stegartigen Elemente 5 an das Rohr 2 weitergeleitet. So wird die auftretende Wärme gleichmäßig aus dem feuerfesten Material der Ummantelung 3 abgeführt und in das Rohr 2 eingeleitet. Das Rohr 2 wird durch den in ihm strömenden Kohlenstoffstaub gekühlt, der die Wärme vom Rohr 2 wegführt.
Bei der erfindungsgemäßen Brennerlanze 1 wird die von der Ummantelung 3 aufgenommene Wärme rasch an das metallische Rohr 2 weitergeleitet, so daß ein Abplatzen der Ummantelung 3 und eine darauf folgende Verzunderung der Verankerungselemente 4 oder gar des Rohres 2 selbst zuverlässig verhindert wird. Auf diese Weise wird eine Brennerlanze geschaffen, die eine gute Haltbarkeit und somit eine hohe Standzeit aufweist.
Claims (15)
1. Brennerlanze für eine Zementofenanlage mit einem zentralen Rohr zur Zufuhr des Brennstoffs, das eine Ummantelung aus feuerfestem Material aufweist und an dessen Außenseite in die Ummantelung eingebundene Verankerungselemente vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verankerungselement (4) ausgehend von einem am Rohr (2) befestigten stegartigen Element (5) an dessen dem Rohr (2) abgewandten Ende Verästelungselemente (6) aufweist.
2. Brennerlanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingebundenen Verankerungselemente (4) im Längsschnitt die Form des Buchstabens "Y" aufweisen.
3. Brennerlanze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einander benachbarte eingebundene Verankerungselemente (4) derart auf dem Umfang des Rohres (2) angeordnet sind, daß die Verästelungselemente (6) in unterschiedliche Richtungen weisen.
4. Brennerlanze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) wenigstens ein im wesentlichen senkrecht und in Längsrichtung abstehendes Trennelement (11) aufweist.
5. Brennerlanze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang des Rohres (2) wenigstens von einer abstehenden Ringscheibe (7) umfaßt wird.
6. Brennerlanze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ringscheiben (7) zueinander beabstandet angeordnet sind.
7. Brennerlanze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Trennelement (11) bzw. jede Ringscheibe aus einem Material mit einem Flamm- oder Schmelzpunkt um 600°C besteht.
8. Brennerlanze nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für das wenigstens eine Trennelement (11) bzw. jede Ringscheibe Kunststoff verwendet wird.
9. Brennerlanze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für das wenigstens eine Trennelement (11) bzw. jede Ringscheibe gewellter Kunststoff verwendet wird.
10. Brennerlanze nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Trennelement (11) bzw. jede Ringscheibe (7) aus mit Bitumen getränkten Wellplatten, Holz, Pappe oder keramischen Fasern besteht.
11. Brennerlanze nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Trennelement (11) bzw. jede Ringscheibe (7) aus Aluminium besteht.
12. Brennerlanze nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) aus Metall, vorzugsweise hitzebeständigem Stahl besteht.
13. Brennerlanze nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Ummantelung (3) aus Feuerbeton der Hauptstoffkomponenten Al2O3 bzw. Al2O3-SiO2 besteht.
14. Brennerlanze nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die eingebundenen Elemente (4) aus Metall, vorzugsweise hitzebeständigem Stahlguß bestehen.
15. Brennerlanze nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die eingebundenen Elemente (4) massiv ausgeführt sind.
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Cited By (2)
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| DE202008007506U1 (de) | 2008-06-04 | 2009-10-08 | Refratechnik Holding Gmbh | Feuerfeste Außenverkleidung für eine Brennerlanze |
| CN105091593A (zh) * | 2015-08-23 | 2015-11-25 | 安徽芜湖海螺建筑安装工程有限责任公司 | 水泥回转窑使用的耐热钢锚固件 |
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| DE3508618A1 (de) | 1985-03-29 | 1986-09-18 | Vasipari Kutató és Fejlesztö Vállalat, Budapest | Blaslanze zur behandlung von metallschmelzen in huettenwerksanlagen |
| US4614159A (en) | 1983-10-19 | 1986-09-30 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Powdered coal burner |
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1999
- 1999-07-09 DE DE29911973U patent/DE29911973U1/de not_active Expired - Lifetime
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