DE3041025A1

DE3041025A1 - Verfahren und vorrichtung zur verbrennung von ballastkohle, insbesondere von flotationsbergen und/oder mittelgut, als feuerungsmaterial in einer rostfeuerung

Info

Publication number: DE3041025A1
Application number: DE19803041025
Authority: DE
Inventors: Günther 5628 Heiligenhaus Unger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-10-31
Filing date: 1980-10-31
Publication date: 1982-06-03
Also published as: DE3041025C2; ATE19545T1; EP0052807B1; EP0052807A2; DE3174522D1; US4459921A; CA1192088A; EP0052807A3

Description

Be Schreibung

Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von Ballast kohle, insbesondere von Flotationsbergen und/oder Mit telgut, als Feuerungsmaterial in einer Rostfeuerung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbrennung von Ballastkohle, insbesondere von Flotationsbergen und/oder Mittelgut, als Feuerungsmaterial in einer Rostfeuerung unter Bildung einer festen Schlacke.

Unter dem Begriff "Ballastkohle" wird im Sinne der vorliegenden Erfindung jede Art von asche- bis hochaschereichen Kohleabfällen verstanden, wie sie ganz allgemein bei der Gewinnung, Aufbereitung und/oder Veredlung von Kohle oder kohlehaltigem Gut anfallen. Im weitesten Sinne sollen dabei auch solche aschereichen Brennstoffe wie Torf, ölgetränkte Sande oder Schiefer und andere AbfäLle brennbaren Gutes bis hin zum Müll verstanden werden, deren Verbrennung in bekannten , insbesondere Rostfeuerungen wegen der Entstehung großer Mengen fester Schlacke als ungeeignet,insbesondere aber unwirt-

schaftlich angesehen wurde.Solche Ballastkohle wurde daher bis zum heutigen Tage zumeist als "Abfall" angesehen und auf Halde deponiert, wobei neben der Nutzlosigkeit in Verbindung mit dem Umweltproblem auch noch beträchtliche Kosten für die Aufhaidung anfielen. In einigen Fällen wurde auch schon versucht, Ballastkohle in Mischung mit aschearmer Kohle zu verfeuern, doch auch damit lässt sich das bei Verbrennung der Ballastkohle anfallende Pro^em fester Schlacke nicht aus der Welt schaffen. Es sind dem Erfinder auch einige Fälle bekannt, in denen Abfallkohle mit bergehaltigem Gut zur Verfüllung beispielsweise in Kies-Abbaugebieten in unteren Erdschichten verwendet wurden. Aber auch eine solche Maßnahme kann nur als eine schlechte Notlösung, keineswegs aber als eine sinnvolle Verwertung angesehen werden. Ein druckschriftlicher Nachweis solcher Maßnahmen ist überdies kaum möglich.

Somit stellt sich für die Erfindung die Aufgabe, ein neues Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Verfugung zu stellen, mit deren Hilfe es gelingt, den in der Ballastkohle noch vorhandenen Energieinhalt durch Verwendung als Feuerungsmaterial in einer Rostfeuerung nutzbringend zu verwerten, unter Überwindung

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der durch die Entstehung von großen Mengen fester Schlacke bisher einer wirtschaftlichen und nutzbringenden Verwertung im Wege stehenden Schwierigkeiten, die insbesondere darin bestanden, daß der Brennprozess durch die zu Sinterkuchen sich aufbauenden Schlacken erstickt wird«

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt damit, daß die Schlacke während des Betriebes der .Feuerung in der Rostfeuerung maschinell zerkleinert wird.

Mit der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß die Bildung einer zusammenhängenden, mehr oder weniger gasundurchlässigen üinterschicht von Schlacke verhindert und damit der Brennprozess durch freihalten von Strömungswegen für die Brennluft aufrecht erhalten bleibt.

Dabei ist in zweckmäßiger und erfindungswesentlicher Weise die weitere Maßnahme vorgesehen, daßaie Brennluft unter Erwärmung durch die Rostelemente hindurchgeleitet und mit erhöhter Temperatur und Geschwindigkeit aus diesen austretend, unmittelbar in das Feuerungsraaterial eingedüst wird, wobei die Rostelemente durch Wärmeabgabe an die Brennluft gekühlt werden.

Diese beiden Maßnahmen, welche zusammenwirken, ergeben

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in der Gesamtwirkung einen ungestörten, ruhigen und intensiven Brennvorgang mit der Ballastkohle, wie ein solcher bisher nicht für möglich gehalten wurde.

Dabei wird vorgeschlagen, daß die Zerkleinerung durch Anwendung mechanischer Kräfte und/oder Bewegungen in der Rostfeuerung durchgeführt wird.

Insbesondere wird in zweckmäßiger Ausgestaltung dieses Vorschlages weiter vorgeschlagen, daß die Zerkleinerung durch Bewegung von außerhalb der Feuerung ant&ibbarer Feuerrostelemente durchgeführt wird.

Damit ergibt sich als Vorteil gegenüber bekannten Verfahren oder Vorrichtungen im Zusammenhang mit Rostfeuerungen der tragende Gedanke der neuen Maßnahme, indem vorgeschlagen wird, die Rostelemente selbst in einer für die Zerkleinerung der Schlacke zweckmäßigen Weise einsetzen.

Dabei kann von einer der weiteren Maßnahmen Gebrauch gemacht werden, daß nämlich die Zerkleinerung entweder fortlaufend oder auch diskontinuierlich in vorgegebenen Zeitintervallen bei jeweils vorgegebener Dauer vorgenommen wird.

Die Wahl einer dieser Maßnahmen kann der Fachmann nach Erfahrung und Beobachtung treffen, dies hängt weitgehend

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von ersichtlichen Begleitumständen oder Parametern des Einzelfalles ab und ist eine rein fallbezogen zu ermessende Entscheidung.

Dabei ist gegebenenfalls weiter als zweckmäßig vorgesehen, daß unzermahlene Ballastkohle, die insbesondere durch Trocknung von ilotationsbergen gewonnen wird, als Teuerungsmaterial verwendet wird.

In diesem Zusammenhang ergibt sich eine besonders aus wirtschaftlichen Erwägungen vorteilhafte Maßnahme dadurch, daß ein Teil der bei der Trocknung des Flotations- Bergegutes anfallenden trockenen Ballastkohle als jfeuerungsmaterial für die Trocknung verwendet wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die den J?euerrost bildenden Rosteleraente als Schlackenbrechwerkzeuge ausgebildet und/oder mit Schlackenbrechwerkzeugen bestückt sind, daß die Rostelemente beweglich, jedoch ortsgebunden angeordnet und mit mindestens einem Antrieb zur Ausführung von Bewegungen, die ein Brechen der Schlacke zur Folge haben, in Verbindung stehen.

Weil damit die Rostelemente selbst die Brechfunktion übernehmen, ergiirt; sich als wesentlicher Vorteil, daß der Zerkleinerungsprozeß örtlich gerade an den Stellen

stattfindet, wo die beste Wirkung damit erzielt werden kann, nämlich in der Rostebene. Außerdem wird eine weitere, eventuell die Feuerung anderweitig störende Zerkleinerungseinrichtung vermieden, und dazu noch der Durchfall der zerkleinerten ochlackenteilchen begünstigt.

Weiter ist vorgesehen, daß die Rostelemente röhrenförmig ausgebildet und außerhalb der Feuerung an eine Luftquelle zur Lieferung der Brennluft angeschlossen sind, und daß sie im Bereich der Feuerung düsenartige Austritts öffnungen für die Brennluft aufweisen. Wie bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angedeutet, wird durch diese einfache Maßnahme aus den Rostelementen gleichzeitig mit ihrer Ausbildung zu Brechwerkzeugen ein Wärmetauscher, durch den die benötigte Brennluft - was bei Brennstoffen mit geringem Heizwert äußerst nützlich ist - angewärmt in die Brennzone gelangt. Darüber hinaus ergibt sich durch den Austritt der Brennluft aus den düsenartigen Öffnungen, das heißt im energiereichen Strahl, ein den Brennprozeß ungemein anfachender Blasebalg-Effekt, und dies noch dazu unmittelbar im innersten Bereich der Brennzone. Gleichzeitig wird dabei die Schlacke durch Abkühlung brechfähig gemacht.

Eine weitere Verbesserung ergibt sich dabei durch den Vorschlag, daß die Rostelemente mit Austrittsöffnungen für die Brennluft versehen sind, die nach oben gerichtet

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sind und insbesondere die Form von Düsen mit Quer- und/ oder Längsschlitzen aufweisen.

Weiter wird, um zu einer sehr unkomplizerten jedoch sehr wirkungsvollen und leicht herzustellenden Gestaltung der Schlackenbrechwerkzeuge zu gelangen, vorgeschlagen, daß die Schlackenbrechwerkzeuge als aufgesetzte Radialnocken ausgebildet sind, deren Länge vorzugsweise gößer als der Rostabstand ausgebildet ist.

Dabei können diese Brechwerkzeuge pyramidenförmig ausgebildet sein. Es ist aber auch daran gedacht, die Brechwerkzeuge als umlaufende oder zumindest teilweise umlaufende Rippen auszubilden.

In dieser Beziehung will die Erfindung in der fallbezogen großen möglichen Vielfalt der verschiedensten Ausgestaltungen solcher Schlackenwerkzeuge , die alle das Eine gemeinsam haben , daß sie als aus der Rostebene herausragende Körper gestaltbar sind, keine letzliche Festlegung auf die eine oder andere rein konstruktive Formgebung machen. Solche Körper können zylindrisch, eckig, pyramidenförmig, rippenartig, gerade, gebogen oder hakenförmig gestaltet sein, wenn sie nur den Zweck erfüllen, bei Bewegung relativ zur Schlacke diese zu zerbrechen.
Dabei ist es vorteilhaft und ebenso wie die Kühlung der

Rostelemente für die Punktion und die zu deren Ausführung "benötigte mechanische Festigkeit wesentlich, wenn im weiteren vorgeschlagen wird, daß die Schlackenbrechwerkzeuge zum Durchtritt von Brennluft hohl ausgebildet sind.

Und schließlich ist es von Vorteil, daß die Rostelemente nach der Lehre der Erfindung mit Antriebsvorrichtungen zur Erzeugung von periodischen, vorzugsweise oszillierenden Dreh- und/oder Axialbewegungen in Verbindung stehen.

Vorteilhaft weist die Vorrichtung auch noch einen Hilfsbrenner zum Ingangsetzen des Brennprozesses und zum Aufheizen der Feuerung auf, um so die schwer entflammbare Ballastkohle au vergasen und auf Brenntemperatur zu bringen«

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren zeigen :

Fig. 1 : eine rein schematische Darstellung einer Rostfeuerung nach der Erfindung, im Einsatz in einem i'rocknungsaggregat, im Schnitt,

Fig. 2 : eine Ansicht der Rostfeuerung gemäß Fig. 1 von der Seite und im Schnitt,

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JjIg₀ 3 i einen Querschnitt durch die Trockentrommel gemäß Mg. 1, mit Schnitt durch die Rostfeuerung nach der Erfindung,

Fig. 4 : ein Rostelement mit quadratischem Querschnitt, mit einer Anordnung von Brechwerkzeugen und Luftaustrittsdüsen, in Seitenansicht und Schnitt,

Fig. 5a Ms 5d : verschiedene Formgestaltungen von Brechwerkzeugen, in Seitenansicht,

Fig. 6 : Heizrostelemente mit rippenförmigen Brechwerkzeugen sowie mit längs und quer angeordneten schlitzförmigen Luftaustrittsdüsen, in Draufsicht.

Die Trockentrommel 1 in Fig. 1 ist mit den Laufringen 2 auf nicht dargestellten, an sich als bekannt vorausgesetzten Rollenböcken und antriebseinrichtungen angeordnet und dreht sich mit üblicher Geschwindigkeit beispielsweise von 5 bis 6 Upm um ihre Achse. Das zu trocknende Gut wird durch die Schurre 3 am abgasseitigen Ende der Trockentrommel 1 im Gegenstrom zu dem Trocknungsgas aufgegeben. Es durchwandert die Trommel als Gutschicht 4 und wird im getrockneten Zustand durch den Auslaß 5 auf ein Tranportband 6 abgegeben. Die Erzeugung der für den Trocknungsprozess benötigten heißen Gase erfolgt durch die erfindungsgemäße Rostfeuerung 7. Diese ist im Innern

der Trockentrommel 1 angeordnet und weist einen Feuerraum 8 auf, der nach unten zu durch die Rostelemente 9 einen gewissen Abschluss aufweist ,der jedoch die "bei einem Rost übliche Gasdurchlässigkeit aufweist. Die Rostelemente 9 sind sowohl in der vorderen Stirnwand 10 als auch in der hinteren Stirnwand 11 des Feuerraumes 8 drehbar und/oder mit einer begrenzten axialen Bewegbarkeit gelagert. Sie stehen außerhalb der Trockentrommel 1 mit ihren stirnseitigen Enden 12 mit einem Brennluftgebläse 13 in Verbindung, welches mit einem Förderdruck von beispielsweise 500 mm WS Brennluft durch die als Röhren ausgebildeten Rostelemente 9 hindurchfördert und durch die düsenförmigen Austritts-Schlitze 14 in das Bett 15 der Rostfeuerung 7 eindüst. Die austretende Brennluft hat sich auf dem Wege durch die erhitzten Rostelemente 9 erwärmt und gelangt daher mit erhöhter Temperatur und , infolge Druckentspannung,auch mit erhöhter Geschwindigkeit durch die Austrittsschlitze 14 unmittelbar in das Bett 15 der Feuerung 7. An den Rostelementen 9 sind deutlich Brechwerkzeuge 16 erkennbar, die die Form schräg-radial aufgesetzter kubischer Nocken aufweisen. In der Anordnung Zahn/Lücke/Zahn/Lücke von Rostelement sind sie geeignet, bei einer Dreh-und gegebenenfalls auch/oder einer ^xialbewegung einen im Ent-

stehen begriffenen Sinterkuchen von fester Schlacke in statu nascendi zu verhindern, indem sie das sich bildende Schlackenagglomerat ständig zerstören. Dabei ist der Vorteil mit im Spiel, der darin besteht, daß die erst im Entstehen begriffene feste Schlackenschicht oder Scholle noch nicht zur letzten Festigkeit "ausgereift" ist, und sich daher bei erhöhter Temperatur und fortgesetzter oder zumindest häufiger Störung relativ leicht zerbröckeln läßt. Dabei spielt auch die dauernde Kühlung der Rostelemente 9 insofern eine wichtige Rolle, als diese für die Erhaltung der Festigkeit derselben einen wichtigen Beitrag leistet, weswegen auch von einer Verwendung sehr teurer und notabene auch sehr schwer zu bearbeitender Werkstoffe für die Rostelemente 9 Abstand genommen werden kann. Zur Einleitung der beschriebenen Brechbewegungen sind die Rostelemente 9 mittels eines Armes 17 an einen Antrieb 18 gekoppelt, der jedoch nur rein schematisch in seiner Funktion angedeutet ist . Wichtig für den Betrieb der Feuerung sind im gezeigten Ausführungsbeispiel die als Schöpfelemente ausgebildeten Hubschaufel (n) 19, da diese, bei der Voraussetzung, daß es sich bei dem zu trocknenden Gut 4 um üallastkohle handelt, ein wenig von der getrockneten Ballastkohle hochschöpfen und zur Unterhaltung des i'euers auf die Rostfeuerung/aufschütten.

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Mit dieser einfachen Maßnahme ergibt sich eine "automatisch" unterhaltene .Feuerung, bei der eine gewisse Regulierungsmöglichkeit dadurch gegeben sein kann, daß die Stellung der Hubschaufeln 19 mit einer durch den Mantel 20 der Trommel 1 hindurchgeführten Stelleinrichtung verändert werden kann. (In der Figur nicht gezeigt)«, Ein Hilfs- und Zündbrenner vervollständigt die gezeigte Einrichtung des gesamten Trockenaggregates, er ist mit dem Bezugszeichen 21 gekennzeichnet und so angeordnet, daß seine Flamme direkt in die Rostfeuerung 7 gerichtet ist.

Die Figur 2 zeigt die Rostfeuerung 7 in vergrößertem Maßstab. Dabei sind gleiche Teile mit identischen Bezugszeichen versehen. Die eintretende Brennluft ist mit dem Pfeil 22, und die aus den Düsen austretenden Luftströme sind mit den Pfeilen 23 gekennzeichnet. Man erkennt auch deutlich die Brechwerkzeuge 16 sowie den die Bewegungen vom (nicht gezeigten) Antrieb 18 (Fig* 1) in das Rostelement 9 einleitenden Arm 17.

Die Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch Trockentrommel 1 und die Rostfeuerung 7. Die Darstellung wurde gewählt, weil sie deutlich die Lage der Rostelemente 9 zueinander, die Lage und Anordnung (eine der möglichen! ) der Brecherwerkzeuge 16 , die Lage und Anordnung des Feuerraumes 8, das arbeiten der Hubschaufel 19, das Durchfallen ζer-

krümelter ochlacketeilchen 24, die Bewegung der Gutschicht 4 und die Drehbewegung (Pfeil 25) der Trockentrommel 1 vor äugen führt.

Das Rostelement 9^! in der Figur 4 weist ein quadratisches Profil auf und ist in der Feuerung 7 vorzugsweise so angeordnet, daß es mit einer der dachförmig spitzen Profilkanten 26 nach oben zeigt . Deutlich sind im übrigen die Brechwerkzeuge 16 und die schlitzförmigen Luftdüsen 14 erkennbar .

Verschieden gestaltete Brechwerkzeuge zeigen die Figuren 5a bis 5d . Diese sind - der Reihe nach - bei 5a als Rippe, bei 5b als Vierkant in 45°-3tellung; bei 5c als Zylinder, und bei 5d als Zylinder mit konischer Spitze gestaltet. Gemäß Ausführungen zur Gestaltungsmöglichkeit weiter oben soll nochmals darauf hingewiesen sein, daß es sich bei den beispielhaft gezeigten Formen lediglich um eine kleine Auswahl möglicher Gestaltungen handelt, wobei zumindest alle solche unter den Vorschlag der Erfindung fallen, die als aus dem Flächenbereich eines Rostelementes herausragende Körper in der Lage sind, bei einer Bewegung relativ zu einem Schlackengebilde, dieses zu zerbrechen.

So zeigt Figur 6 - ganz bewußt - eine abweichende , jedoch rein grundsätzlich schon erwähnte Gestaltung solcher

Rostelemente 9''in Rippenform, wobei die Schlackenzerkleinerung durch oszillierende ^xialbewegungen (Pfeile 27, 27'), die gegebenenfalls relativ kurzhübig sein können, durchgeführt wird* Die Luftschlitze /sind bei dieser Ausführung mit Vorteil - der guten Luftverteilung wegen in Kreuzform oder auch nur quer angeordnet.

BAD ORIGINAL

Claims

Anlage zum Patentgesuch Un/no/4 von Günther Unger 5628 Heiligenhaus Pa tentansprüehe

1.) Verfahren zur Verbrennung von Ballastkohle, insbesondere von Plotationsbergen und/oder Mittelgut, als Feuerungsmaterial in einer Rostfeuerung unter Bildung einer festen Schlacke, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacke während des Betriebes der Feuerung in der Rostfeuerung maschinell zerkleinert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennluft durch die Rostelemente hindurchgeleitet, unmittelbar in das Peuerungsmaterial eingedüst wird, wobei die Rosteleraente durch Wärmeabgabe an die Brennluft gekühlt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung durch Anwendung mechanischer Kräfte und/oder Bewegungen durchgeführt wird.

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4, Verfahren nach Anspruch 1 Ms 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung durch Bewegungen von außerhalb der Feuerung antreibbarer Feuerrostelemente durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung fortlaufend vorgenommen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung diskontinuierlich in vorgegebenen Zeitintervallen bei jeweils vorgegebener Dauer vorgenommen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß unzermahlene Ballastkohle, die insbesondere durch Trocknung von Flotationsbergen gewonnen wird, als Feuerungsmaterial verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein l'eil der bei der trocknung der Flotationsberge anfallende«Ballastkohle als Feuerungsmaterial für die Trocknung verwendet wird.

Un/-3O/4

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Peuerrost bildenden Rostelemente (9) als Schlackenbrechwerkzeuge (16) ausgebildet und/oder mit Schlackenbrechwerkzeugen (16) bestückt sind, daß die Rostelemente (9) beweglich, jedoch ortsgebunden angeordnet und mit mindestens einem Antrieb (18) zur Ausführung von Bewegungen, die das Brechen der Schlacke zur Folge haben, in Verbindung stehen.

1Oo Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rostelemente (9) röhrenförmig ausgebildet und außerhalb der feuerung (7) an eine Luftquelle (13) zur Lieferung der Brennluft angeschlossen sind, und daß sie im Bereich der Feuerung (7) düsenartige Austrittsöffnungen (14) für die Brennluft aufweisen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (14) für die Brennluft nach oben gerichtet sind und insbesondere die Form von Düsen (14) mit Quer- und/oder Längsschlitzen (14') aufweisen.

- 4 - Un/80/4

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackenbrechwerkzeuge (16) als aufgesetzte Radialnocken ausgebildet sind, deren Länge vorzugsweise größer als der Rostabstand ausgebildet ist.

13, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackenbrechwerkzeuge (16) pyramidenförmig ausgebildet sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackenbrechwerkzeuge (16) rippenförmig ausgebildet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14 , dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackenbrechwerkzeuge (16) zum Durchtritt von Brennluft hohl ausgebildet sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rostelemente (9) mit mindestens einer Antriebsvorrichtung (18) zur Erzeugung von periodischen, vorzugsweise oszillierenden Dreh- oder Axialbewegungen in Verbindung stehen.

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- 5 - Un/00/4

17« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ü'euerung( 7,) einen Hilfs- und Zündbrenner (.21) zum Zünden der Feuerung (7) aufweist.

- Beschreibung -