DE3441138A1 - Apparatus for burning, in particular, inert coal dust - Google Patents

Apparatus for burning, in particular, inert coal dust

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DE3441138A1 DE19843441138 DE3441138A DE3441138A1 DE 3441138 A1 DE3441138 A1 DE 3441138A1 DE 19843441138 DE19843441138 DE 19843441138 DE 3441138 A DE3441138 A DE 3441138A DE 3441138 A1 DE3441138 A1 DE 3441138A1
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Klaus Dipl.-Ing. Brücher
Dietrich 5180 Eschweiler Buss
Rudolf Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Pieper
Eduard Dipl.-Ing. 8500 Nürnberg Weber
Wilh. Ing.(grad.) 5142 Hückelhoven Wenz
Eberhard Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Wittchow
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    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
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    • F23C3/006—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for cyclonic combustion
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Abstract

The invention relates to an apparatus for burning, in particular, inert coal dust, having an axial feed device (pneumatic lance) for the coal dust, having a swirl device for the combustion air at the front end of a muffle situated upstream of a combustion and acceleration chamber, the combustion and acceleration chamber having a widened section with respect to the muffle in which the coal dust undergoes a reversal of its feed direction in the feed device (pneumatic lance), furthermore having an ash discharge device at one end of the combustion and acceleration chamber, and having gas or air inlet nozzles arranged in a plurality of transverse planes situated one behind the other in the longitudinal direction of the chamber. According to the invention, the gas or air inlet nozzles (17-21) are at the same time directed towards the downstream end (11a) of the combustion and acceleration chamber (11), the ash discharge device (27) being arranged at said downstream end (11a) of the combustion and acceleration chamber (11). <IMAGE>

Description

Gewerkschaft Sophia-Jacobat 5142 HückelhovenSophia-Jacoba union t 5142 Hückelhoven

"Vorrichtung zum Verbrennen, insbesondere von reaktionsträgem Kohlenstaub" "Device for burning, especially inert coal dust "

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbrennen, insbesondere von reaktionsträgem Kohlenstaub nach dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a device for burning, in particular of inert coal dust according to the generic term of the main claim.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der EP-OS 0 111 874 bekannt. - Bereits die in dieser Vorveröffentlichung dargestellte und beschriebene Vorrichtung zielt auf das Variieren der Verweildauer des Kohlenstaubs in der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer ab. Das Variieren der Verweildauer des Kohlenstaubs in der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer wird hierbei durch Beeinflussung des Zurückzirkulierens des Kohlenstaubes gegen das vordere Ende der Vorrichtung der durch die Zentrifugalkräfte aus der axialen Verbrennungsluftströmung ausgetretenen, teilweise noch unverbrannten Staubteilchen und der Asche erreicht.Such a device is known from EP-OS 0 111 874. - Already the device shown and described in this prior publication aims to vary the Residence time of the coal dust in the combustion and acceleration chamber. Varying the length of stay of the Coal dust in the combustion and acceleration chamber is hereby influencing the back-circulation of the Coal dust against the front end of the device which emerged from the axial flow of combustion air due to centrifugal forces, some of which are still unburned Dust particles and ashes reached.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Verweilzeit der ausThe present invention has for its object to provide a device with which the residence time of the

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dem zentralen Flammenstrom radial ausgeschiedenen, insbesondere der unverbrannten Kohlenstaubteilchen, in der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer nicht nur erhöht, vielmehr mit konstruktiv einfachen Mitteln die Verweilzeit von einem Minimalwert bis zu einem günstigen Höchstwert leicht variiert werden kann. Damit soll ein maximaler Ausbrand des Kohlenstaubs und somit eine hohe Effektivität der Vorrichtung selbst bei stark wechselnden Bedingungen mit einfachen Mitteln erreicht werden, wie insbesondere bei schwankenden Innenwandtemperaturen der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer, stark unterschiedlichen Kohlenarten und wechselnden Verhältnissen von Brennbarem zu Unverbrennbarem des Kohlenstaubs.radially separated from the central flame flow, especially the unburned coal dust particles, in the combustion and acceleration chamber not only increases, but with structurally simple means the dwell time of one The minimum value can easily be varied up to a favorable maximum value. This is intended to maximize the burnout of the coal dust and thus a high level of effectiveness of the device, even under strongly changing conditions, with simple means can be achieved, especially with fluctuating inner wall temperatures of the combustion and acceleration chamber, Greatly different types of coal and changing ratios of combustible to incombustible coal dust.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches vor. - Die Merkmale der Unteransprüche dienen der Verbesserung und Weiterentwicklung der Merkmale des Hauptanspruches.To solve this problem, the invention provides the features of the characterizing part of the main claim. - The Features of the subclaims serve to improve and further develop the features of the main claim.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung im Längsschnitt dargestellt.In the drawing, an embodiment of the device according to the invention is shown in longitudinal section.

Die Vorrichtung nach der Erfindung weist eine Brennermuffel 1 auf, die von ihrem vorderen Ende 2 zu ihrem hinteren Ende 3 sich konisch erweitert. Das vordere Ende der Muffel 1 weist eine Dralleinrichtung 4 auf, durch die die über die Leitung in Richtung des Pfeiles 5a tangential zugeführte Verbren-The device according to the invention has a burner muffle 1 which extends from its front end 2 to its rear end 3 widens conically. The front end of the muffle 1 has a swirl device 4 through which the over the line in the direction of arrow 5a tangentially supplied combustion

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nungsluft in eine schraubenlinienförmige Drallströmung 6 in der Muffel versetzt wird.air into a helical swirl flow 6 in the muffle is moved.

Durch die Muffel 1 ragt in deren Längsachse eine rohrförmige Blaslanze 7, die an ihrem hinteren Ende d.h. in Nähe des hinteren Endes 3 der Muffel einen kappenartigen Teil 8 trägt, der bewirkt, daß die Richtung der Förderluft für den Kohlenstaub und der Kohlenstaub selbst in der Blaslanze 7 (vgl. Pfeil 7a) umgekehrt werden und in Richtung der Pfeile 9 aus dem kappenartigen Teil 8 austreten. Hierdurch tritt um die Lanze 7 herum eine Umlaufströmung des Kohlenstaubes und der Verbrennungsluft in Richtung der Pfeile 10 ein, während der außenliegende Strömungsteil 10a von der Strömung 6 der Verbrennungsluft erfaßt und schraubenlinienförmig mitgenommen wird und der restliche Teil 10b längs der Lanze gegen das vordere Muffelende strömt. - Eine derartige Muffel mit Blaslanze ist Stand der Technik. - Vorzugsweise ragt die Kappe 8 über das hintere Ende 3 der Muffel 1 hinaus, wie dies aus der Darstellung deutlich zu erkennen ist.A tubular blowing lance 7 protrudes through the muffle 1 in its longitudinal axis, which at its rear end, i.e. in the vicinity of the rear end End 3 of the muffle carries a cap-like part 8, which causes the direction of the conveying air for the coal dust and the coal dust itself in the lance 7 (cf. arrow 7a) are reversed and in the direction of arrows 9 the cap-like part 8 emerge. As a result, a circulating flow of the coal dust and the occurs around the lance 7 Combustion air in the direction of arrows 10, while the outer flow part 10a of the flow 6 of the combustion air is detected and taken helically and the remaining part 10b along the lance against the the front end of the muffle flows. - Such a muffle with a blowing lance is state of the art. The cap 8 preferably protrudes beyond the rear end 3 of the muffle 1, as can be clearly seen from the illustration.

Die Verbrennungsluft tritt aus der Muffel 1 in eine Verbrennungs- und Beschleunigungskammer 11 über, die konisch oder aber, wie dargestellt, zylindrisch ausgebildet ist. Bei konischer Ausbildung verjüngt sich die Verbrennungs- und Beschleunigungskammer gegen ihr, der Muffel 1 abgekehrtes Ende.-Die schraubenlinienförmige Drallbewegung der VerbrennungsluftThe combustion air passes from the muffle 1 into a combustion and acceleration chamber 11, which is conical or but, as shown, is cylindrical. With a conical design, the combustion and acceleration chamber tapers towards its end facing away from muffle 1.-The helical swirl movement of the combustion air

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in der Muffel 1 setzt sich als innere Drallströmung 12 längs der Längsmittelachse M der Muffel 1 und der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer 11 fort. Innerhalb dieser Drallströmung in der Kammer 11 bildet sich die Flamme aus, die durch die Verbrennungs- und Beschleunigungskammer bis in die sich darin anschließende Vorrichtung, wie z.B. eine zweite Beschleunigungskammer oder aber einen Kesselraum ragt.in the muffle 1 settles as an inner swirl flow 12 longitudinally the longitudinal center axis M of the muffle 1 and the combustion and acceleration chamber 11. Within this swirl flow The flame is formed in the chamber 11, which passes through the combustion and acceleration chamber into the itself A device connected to it, such as a second acceleration chamber or a boiler room protrudes.

Die vordere Stirnwand 13 der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer 11 springt am Übergang von der Muffel 1 zu der Kammer 11 zurück, so daß der Querschnitt der Verbrennungsund Beschleunigungskammer 11 sich an diesem Übergang erweitert. Hierdurch bildet sich eine Schulter 14, wie auch ein die Drallströmung 12 umgebender, je nach Ausbildung der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer konischer oder zylindrischer Mantelraum 15, in den die, insbesondere durch Zentrifugalkräfte der Drallströmung aus dieser ausgeschiedene Kohlenstaubteilchen gelangen.The front end wall 13 of the combustion and acceleration chamber 11 jumps back at the transition from the muffle 1 to the chamber 11, so that the cross section of the combustion and Acceleration chamber 11 widens at this transition. This forms a shoulder 14, as well as a surrounding the swirl flow 12, depending on the design of the combustion and acceleration chamber, conical or cylindrical Shell space 15 into which the coal dust particles precipitated from this, in particular by centrifugal forces of the swirl flow reach.

In Längsrichtung der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer 11 sind in den aufeinanderfolgenden Querschnittsebenen A und E, die gleichen oder annähernd gleichen Abstand voneinander haben, fest eingesetzte Luft- oder Gasdüsen angeordnet, die am Umfang der Wand 16 der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer 11 vorzugsweise gleichmäßig verteilt sind und alle im wesentlichen eine Richtung gegen das hintere Ende 11a der Verbren-In the longitudinal direction of the combustion and acceleration chamber 11 are in the successive cross-sectional planes A and E, which have the same or approximately the same distance from each other, fixed air or gas nozzles arranged on the Perimeter of the wall 16 of the combustion and acceleration chamber 11 are preferably evenly distributed and all substantially a direction towards the rear end 11a of the combustion

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nungs- und Beschleunigungskammer aufweisen. Die einzelnen Düsen weisen Bezugsziffern 17 bis 21 auf und sind mit je einer steuerbaren Luft- oder Gasquelle derart verbunden, daß es möglich ist, die Düsen mit unterschiedlichen Mengen an Luft oder Gas zu beaufschlagen.have voltage and acceleration chamber. The single ones Nozzles have reference numbers 17 to 21 and are each connected to a controllable air or gas source in such a way that it is possible is to apply different amounts of air or gas to the nozzles.

Nach den Gesetzen der Drehströmung erlangen die in dem erweiterten Mantelraum 15 vorhandene Verbrennungsluft und die Kohlenstaubteilchen gleiche Drehrichtung wie die Drallströmung 12, jedoch in entgegengesetzter Richtung, d.h. von dem hinteren Ende 11a der Kammer 11 in Richtung auf die Muffel 1, wenn keine zusätzlichen Mittel vorgesehen sind, wie in vorliegendem Falle die in den Querebenen A bis E geneigt zu diesen gerichteten Luft- oder Gasdüsen 17-21.According to the laws of rotary flow, those in the expanded Shell 15 existing combustion air and the coal dust particles in the same direction of rotation as the swirl flow 12, but in the opposite direction, i.e. from the rear end 11a of the chamber 11 in the direction of the muffle 1, if no additional means are provided, as in the present case those directed in the transverse planes A to E inclined to these Air or gas nozzles 17-21.

Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, daiB es vorteilhafter ist, statt des Prinzips der Drehströmung mit der der Rückströmung in dem erweiterten Mantelraum 15 vom Ende 11a der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer 11 zur Muffel 1 hin eine gegen das hintere Ende 11a der Kammer 11 gerichtete Strömung zu wählen. Mit anderen Worten, es wird die durch die Drehströmung erzeugte rückwärtige Strömung nicht nur kompensiert und hierdurch die Möglichkeit erlangt, theoretisch die Staubteilchen in den Querebenen zu halten, in der sie aus der Drallströmung 12 ausgetreten sind (ein solches Verhalten wäre an sich nutzlos, wenn auch technisch möglich, da hierbei keineIt has surprisingly been found that it is more advantageous is, instead of the principle of rotary flow with that of the return flow in the enlarged shell space 15 from the end 11a of the Combustion and acceleration chamber 11 towards the muffle 1, a flow directed towards the rear end 11a of the chamber 11 to choose. In other words, the reverse flow generated by the rotary flow is not only compensated and thereby achieves the possibility of theoretically holding the dust particles in the transverse planes in which they emerge from the Swirl flow 12 have emerged (such a behavior would be useless in itself, although technically possible, since there is no

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Ascheteile aus der Vorrichtung ausgetragen würden, jedoch immer wieder neuer Kohlenstaub aufgegeben würde. Gleichwohl aber wird von diesem Stillstand bis zu einer gewünschten Vorwärtsbewegung der Teile und der Luft in dem ringförmigen Mantelraum 15 eine große Variationsbreite der Verweilzeit erreicht, wenn, wie vorgesehen, eine steuerbare Bewegung der Luft und der Staubteilchen gegen das hintere Ende 11a der Kammer 11 erfolgt und die Asche an diesem Ende ausgetragen wird.Ash particles would be discharged from the device, but again and again new coal dust would be given up. All the same, however is from this standstill to a desired forward movement of the parts and the air in the annular shell space 15 achieved a wide range of variation in the dwell time if, as provided, a controllable movement of the air and of the dust particles against the rear end 11a of the chamber 11 takes place and the ashes are discharged at this end.

Hierzu weist die Rückwand 22 der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer 11 eine zentrische Büchse 23 auf, deren vorderer, in die Kammer 11 ragende Abschnitt 24 mit einem ringförmig nach außen ragenden Teil 25 versehen ist, der einen weiteren ringartigen, parallel zu der Büchse 23 verlaufenden Teil 26 aufweisen kann. - Das hintere Ende 11a der Kammer 11 trägt in seinem unteren Bereich einen Ascheaustrag 27.For this purpose, the rear wall 22 of the combustion and acceleration chamber has 11 a central sleeve 23, the front portion 24 protruding into the chamber 11 with an annular outwardly protruding part 25 is provided, which is a further ring-like, parallel to the sleeve 23 extending part 26 may have. The rear end 11a of the chamber 11 has an ash discharge 27 in its lower area.

Die nicht verbrannten Teile aus dem Mantelraum 15 prallen gegen die rückwärtige Wand 22 und fallen in den Zwischenraum 28 zwischen dieser Rückwand und den ringförmigen Teil 25, um danach durch Schwerkraft in den Ascheaustrag 27 zu gelangen.The unburned parts from the shell space 15 collide against the rear wall 22 and fall into the space 28 between this rear wall and the annular part 25, in order to then reach the ash discharge 27 by gravity.

Zusätzlich zu diesem Ascheaustrag 27 kann vorteilhafterweise, jedoch nicht zwangsnotwendig, ein weiterer Ascheaustrag 29 vorgesehen werden, der sich an die Schulter 14 zwischen der Muffel 1 und der Kammer 11 anschließt. Wird nämlich keineIn addition to this ash discharge 27, a further ash discharge 29 can advantageously, but not necessarily, be used which connects to the shoulder 14 between the muffle 1 and the chamber 11. Because it won't

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oder nur eine geringe Gas- oder Luftmenge durch die Düsen bis 21 in den Mantelraum 1.5 geleitet, so wird die Drehströmung in diesem Mantelraum wirksam und Luft- und Staubteilchen aus diesem Raum werden in Richtung der Muffel 1 gefördert, so daß die Asche in Richtung des Pfeiles 30 aus dem Austrag 29 gelangen kann. - Wird dagegen die Luftströmung der Düsen 17 bis 21 so gestaltet, daß Luft- und Ascheteilchen, wie dies die Erfindung vorsieht, in Richtung von der Muffel 1 auf das Ende 11a der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer bewegt werden, so wird die Asche aus dem Ascheaustrag 27 entfernt.or only a small amount of gas or air is passed through the nozzles to 21 into the shell space 1.5, the rotary flow is Effective in this jacket space and air and dust particles from this space are promoted in the direction of the muffle 1, so that the ashes can get out of the discharge 29 in the direction of arrow 30. - If, however, the air flow of the nozzles 17 to 21 designed so that air and ash particles, as the invention provides, in the direction of the muffle 1 to the end 11a of the combustion and acceleration chamber are moved, the ash is removed from the ash discharge 27.

An die Verbrennungs- und Beschleunigungskammer 11 kann sich eine zweite Verbrennungs- und Beschleunigungskammer 111 anschließen, in die die Büchse 23 teilweise mit ihrem hinteren Ende 31 ragen kann. Auch hier ist wiederum eine Büchse 123 mit den Teilen 125, 126 vorgesehen, denen ein Ascheaustrag 127 zugeordnet ist.A second combustion and acceleration chamber 111 can be connected to the combustion and acceleration chamber 11, into which the sleeve 23 can partially protrude with its rear end 31. Again, there is a sleeve 123 with the parts 125, 126 are provided to which an ash discharge 127 is assigned.

Der Kessel 40, in den die Flamme 41 noch teilweise hineinragt, kann mit seiner Wand 42 an die Büchse 23 der Kammer 11 abschließen. Gleiches gilt von der Stirnwand 43» wenn diese an die Büchse 123 der zweiten Verbrennungs- und Beschleunigungskammer 111 angrenzt.The boiler 40, into which the flame 41 still partially protrudes, can with its wall 42 be attached to the sleeve 23 of the chamber 11 to lock. The same applies to the end wall 43 »when it is attached to the sleeve 123 of the second combustion and acceleration chamber 111 adjoins.

Die Büchse 23 trägt an ihrer Innenwand ein Drallelement 44a, ähnlich der Dralleinrichtung 4, so daß die Flamme bzw. dieThe sleeve 23 carries on its inner wall a swirl element 44 a, similar to the swirl device 4, so that the flame or the

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Luft- Kohleteilchen-Strömung eine Drallbewegung in der zweiten Kammer 111 erhält, die der Drallströmung 12 in dieser Kammer annähernd entspricht.Air-coal particle flow a swirl movement in the second Chamber 111 receives, which corresponds approximately to the swirl flow 12 in this chamber.

Claims (6)

PatentansprücheClaims M .J Vorrichtung zum Verbrennen, insbesondere von reaktionsträgem Kohlenstaub, mit einer axialen Zuführungseinrichtung (Blaslanze) für den Kohlenstaub, mit einer Dralleinrichtung für die Verbrennungsluft am vorderen Ende einer vor einer Verbrennungs- und Beschleunigungskammer gelegenen Muffel, wobei die Verbrennungs- und Beschleunigungskammer eine Erweiterung gegenüber der Muffel aufweist, in welcher der Kohlenstaub eine Umkehrung seiner Förderrichtung in der Zuführungseinrichtung (Blaslanze) erfährt, ferner mit einer Ascheaustragsvorrichtung an dem einen Ende der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer sowie mit in mehreren, in Längsrichtung der Kammer hintereinander angeordneten Querebenen angeordneten Gas- oder Luftzutrittsdüsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas- oder Luftzutrittsdüsen (17 - 21) im wesentlichen in Richtung auf das hintere Ende (11a) der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer (11) gerichtet sind und daß die Ascheaustragseinrichtung (27) an diesem hinteren Ende (11a) der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer (11) angeordnet ist.M .J Device for burning, in particular inert coal dust, with an axial feed device (blowing lance) for the coal dust, with a swirl device for the combustion air at the front end of a muffle located in front of a combustion and acceleration chamber, the combustion and acceleration chamber being an extension has opposite the muffle, in which the coal dust experiences a reversal of its conveying direction in the feed device (blower lance), further with an ash discharge device at one end of the combustion and acceleration chamber and with several transverse planes arranged one behind the other in the longitudinal direction of the chamber Air inlet nozzles, characterized in that the gas or air inlet nozzles (17-21) are directed essentially in the direction of the rear end (11a) of the combustion and acceleration chamber (11) and that the ash discharge device (27) at this rear end (1 1a) the combustion and acceleration chamber (11) is arranged. Sophia-Jacoba j j j.Sophia-Jacoba j j j. 6320a6320a 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ascheaustrag (27) durch einen im Querschnitt gegenüber dem hinteren Ende der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer verjüngtem Rohrstück (Büchse 23) gebildet ist, das mindestens teilweise in die Verbrennungs- oder Beschleunigungskammer (11) ragt.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the ash discharge (27) by an opposite in cross section the rear end of the combustion and acceleration chamber tapered piece of pipe (sleeve 23) is formed, the at least partially protrudes into the combustion or acceleration chamber (11). 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verjüngte Rohrstück (23) eine ringartige, einen Ringspalt zwischen der Wand der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer bildende Scheibe (25) aufweist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the tapered pipe section (23) has an annular, an annular gap has disc (25) forming between the wall of the combustion and acceleration chamber. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (23) in eine zweite, mit der ersten Verbrennungs- und Beschleunigungskammer (11) koaxiale zweite Verbrennungs- und Beschleunigungskammer (111) mündet oder ragt.4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the pipe section (23) in a second, with the first combustion and acceleration chamber (11) coaxial second combustion and acceleration chamber (111) opens or protrudes. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verjüngte Rohrstück (23) mit Drallelementen (44) versehen ist.5. Apparatus according to claim 2, characterized in that the tapered pipe section (23) is provided with swirl elements (44) is. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallelemente (44) an dem Rohrstück (23) die gleiche oder eine ähnliche Steigung aufweisen, wie die Drallelemente am Kopf der Muffel (1).6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the swirl elements (44) on the pipe section (23) are the same or have a slope similar to that of the swirl elements at the head of the muffle (1).
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