DE3600550A1 - Einblasduese - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einblasdüse zum Ein­ bringen eines Mediums in einen einen Gasraum durchsetzenden Gasstrom, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Für zum Teil sehr unterschiedliche Einsatzfälle ist es erforderlich, ein pulverförmiges, flüssiges oder gasförmiges Medium in einen Gasstrom einzu­ bringen, der durch einen Gaskanal oder anderen Gasraum hindurchströmt, wozu man sich Einblas­ düsen bedient.

So werden beispielsweise bei Ofenanlagen zur Her­ stellung von Zement oder dergleichen im Bereich vor der Klinkerbrennzone Calciniereinrichtungen vorgesehen, in denen das aufgegebene, bereits vorgewärmte Rohmaterial vorcalciniert wird, in­ dem in eine solche Calciniereinrichtung zusätz­ licher Brennstoff eingebracht und damit ein Brennprozeß unterhalten wird.

Für diesen Brennprozeß bei Calciniereinrichtungen ist es bekannt, den Brennstoff und die erforder­ liche Verbrennungsluft gemeinsam mittels Ein­ und Mehrkanalbrenner in den Innenraum der Cal­ ciniereinrichtung und damit in das Gas-Rohmaterial- Gemisch einzublasen. Für dieses Einbringen des Brennstoffes in das Innere einer Calcinierein­ richtung ist es aber auch bekannt, zumindest eine Einblasdüse zu verwenden, durch die der Brenn­ stoff mit Hilfe eines Trägergases (insbesondere Förderluft) in den Rauchgasstrom eingeblasen wird.

Diese Einblasdüsen sind im allgemeinen etwa rohr­ förmig ausgebildet und durch die Wand der Calci­ niereinrichtung (bei der es sich vielfach nur um eine Art Rauchgaskanal oder eine entsprechend aus­ gebildete Rauchgasleitung handelt) hindurchge­ führt. Insbesondere bei diesen Ausführungsformen und Einsatzfällen einer Einblasdüse hat es sich in der Praxis gezeigt, daß die Gefahr besteht, daß der Brennstoff in Form eines verhältnismäßig harten, massiven Brennstoffstromes durch den Gasstrom hindurchge­ blasen wird und auf der gegenüberliegenden Seite auf die - im allgemeinen feuerfest ausgekleidete - Innenwand des Gasraumes auftrifft. Dies hat zur Folge, daß der strahlförmige Brennstoffstrom den Strom der heißen Gase zu rasch durchquert und die Brennstoffteilchen bei diesem Durchqueren zu wenig Gelegenheit erhalten, sich auf die zu calcinierenden Materialteilchen im Gasstrom zu verteilen, worunter die gewünschte gleichmäßige Verbrennung leidet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einblasdüse der im Oberbegriff des An­ spruches 1 vorausgesetzten Art zu entwickeln, die bei relativ einfacher Konstruktion eine be­ sonders weitreichende, gleichmäßige Verteilung des zuzuführenden Mediums über den Gasströmungs- Querschnitt innerhalb eines Gasraumes gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Einblas­ düse mit einer Wirbelkammer und einer dieser Wir­ belkammer zugeordneten, der Einströmöffnung ge­ genüberliegenden Prallplatte wird sichergestellt, daß das in die Düse einströmende Medium zunächst gleichmäßig über den ganzen Durchström-Querschnitt verteilt wird, bevor es durch die Düsenkammer und die Ausströmöffnung in den einen Gasraum durch­ setzenden Gasstrom eingebracht wird. Das Medium wird auf diese Weise gleichmäßig über den ganzen Durchström-Querschnitt aus der Ausströmöffnung in den Gasstrom feinverteilt eingedüst. Da ferner die Düsenkammer zusätzlich noch gegenüber der Ein­ strömöffnung radial versetzt ist, kann mit großer Zuverlässigkeit vermieden werden, daß das in die Düse einströmende Medium - wie bei bekannten Aus­ führungen - in Form eines relativ harten Strahles direkt wieder aus der Ausströmöffnung austritt.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einblasdüse ergibt sich da­ durch, daß in dem Düsenmündungsabschnitt eine Anzahl von mit Abständen voneinander angeordneten Verteil- und Leitflügeln vorgesehen ist, die einer trompetenartigen Er­ weiterungsform dieses Mündungsabschnittes ange­ paßt sind. Diese Ausgestaltung der Einblasdüse erhöht die gewünschte Verteilung des Mediums noch dadurch, daß durch den genannten Mündungs­ abschnitt eine etwa fächerartige Ausbreitung des Mediums quer über den ganzen Querschnitt des den Gasraum durchsetzenden Gasstromes er­ reicht wird. Diese Maßnahme trägt beispielsweise beim Einblasen von Brennstoff in den Innenraum einer Calciniereinrichtung zu einer optimalen Brennstoffverteilung auf die zu calcinierenden Rohmaterialteilchen bei, so daß es in dieser Calciniereinrichtung zu einem erwünschten schnellen Ausbrand kommt.

Vergleicht man diese erfindungsgemäße Düsenform mit der weiter oben erwähnten bekannten Aus­ führung in Form eines relativ einfachen Rohres, so läßt sich leicht feststellen, daß bei dieser neuen Düsenausführung der zugeführte Brennstoff­ strom zunächst gewissermaßen aufgerissen wird und sich bereits im Düsenmündungsabschnitt auffächert, wodurch die weitreichende und gleichmäßige Ver­ teilung in dem Strömungsquerschnitt unterstützt wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung sei im folgenden anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbei­ spieles näher erläutert. In der weitgehend schematisch gehaltenen Zeichnung zeigen

Fig. 1 einen Vertikal-Längsschnitt (Schnitt­ führung etwa entlang der Linie I-I in

Fig. 2) durch die Einblasdüse, wobei diese Düse in die Wand einer Calciniereinrich­ tung eingebaut ist;

Fig. 2 eine Schnittansicht durch die Einblasdüse etwa entlang der Linie II-II in Fig. 1.

Bei dem in der Zeichnung veranschaulichten Aus­ führungsbeispiel ist die Einblasdüse 1 in eine etwa vertikal ausgerichtete Seitenwand 2 einer zu einer Zementbrennofenanlage gehörenden Cal­ ciniereinrichtung 3 eingebaut, in deren Innen­ raum 4 Ofenabgase nach oben strömen (entsprechend dem durchgehenden Pfeil 5) und in den Ofenabgasen suspendierte, vorgewärmte Rohmaterialteilchen (entsprechend dem gestrichelten Pfeil 6) in an sich bekannter Weise vorcalciniert werden sollen. Zur Unterstützung dieser Vorcalcination wird mit Hilfe der Einblasdüse Brennstoff entsprechend den strichpunktierten Pfeilen 7 in den Innenraum 4 der Calciniereinrichtung 3 eingeblasen.

Die Einblasdüse 1 enthält in ihrem Innern eine Düsenkammer 8 mit einer Ausströmöffnung 9 und einem im Bereich vor dieser Ausströmöffnung 9 ausgebildeten, sich nach dieser Ausströmöffnung hin im Grundriß (Fig. 2) etwa trompetenartig erweiternden Mündungsabschnitt 10. An ihrem der Ausströmöffnung 9 ent­ gegengesetzten Ende weist die Einblasdüse 1 eine Einströmöffnung 11 auf, die am Ende eines Zuführ­ rohranschlusses 12 ausgebildet ist, der in an sich bekannter Weise mit einer Förderrohrleitung in Verbindung stehen kann, über die der Brenn­ stoff (entsprechend Pfeile 7) vorzugsweise pneumatisch herangefördert wird. Ebenfalls noch innerhalb der Einblasdüse 1 ist im Bereich zwischen der Düsenkammer 8 und der Einströmöff­ nung 11 eine Wirbelkammer 13 ausgebildet, die etwa in axialer Verlängerung des Zuführrohran­ schlusses 12 vorgesehen ist und eine der Ein­ strömöffnung 11 gegenüberliegende Prallplatte 14 besitzt.

Wie Fig. 1 veranschaulicht, ist die Düsenkammer 8 gegenüber der Einströmöffnung 11 und im wesent­ lichen auch gegenüber der Wirbelkammer 13 radial nach unten versetzt. Diese radiale Versetzung kann selbstverständlich auch in gleicher Weise nach oben und gegebenenfalls sogar - etwa senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 - nach einer der Seiten ausgebildet sein. Die Düsenkammer 8 sollte jedoch so weit radial versetzt sein (und das ist in der Darstellung gemäß Fig. 1 der Fall), daß ihre Durchström-Querschnittsfläche vollkommen außerhalb des Projektions-Querschnittes der Ein­ strömöffnung 11 liegt. Hierbei ist die Prall­ platte 14 der Wirbelkammer 13 dann zweckmäßig in Brennstoff-Strömungsrichtung (Pfeil 7) schräg nach vorn verlaufend zur Düsenkammer 8 ausgerich­ tet.

Die Wirbelkammer 13 besitzt einen gegenüber dem Querschnitt der Einströmöffnung 11 (und somit auch gegenüber dem Querschnitt des Zu­ führrohranschlusses 12) vergrößerten Durchström- Querschnitt. Dies kann beispielsweise daraus resultieren, daß die Einströmöffnung 11 einen Kreisquerschnitt und die Wirbelkammer 13 einen rechteckigen Durchströmquerschnitt besitzt, dessen Höhe etwa dem lichten Durchmesser der Einströmöffnung 11 entspricht, während seine Breite gleichmäßig zu beiden Seiten der Ein­ strömöffnung 11 erweitert ist (entsprechend der zeichnerischen Darstellung in Fig. 2).

Die Düsenkammer 8 weist dagegen die aus der Zeich­ nung ersichtliche flachgedrückte Querschnitts­ form auf, wobei die Breite 8 dieser Düsenkammer 8 - wie sich aus Fig. 2 ergibt - im ersten Längs­ abschnitt noch etwa der Breite der Wirbelkammer 13 entspricht, bei jedoch niedrigerer Höhe H, während der der Ausströmöffnung 9 zugewandte Längsabschnitt zumindest im Bereich des erwähn­ ten Mündungsabschnittes 10 die genannte trompe­ tenartige Erweiterung besitzt.

Innerhalb dieses Düsenmündungsabschnittes 10 ist eine Anzahl von mit Abständen voneinander an­ geordneten Verteil- und Leitflügeln 15 vorgesehen, die vorzugsweise etwa der trompetenartigen Erwei­ terungsform angepaßt und etwa senkrecht zum Düsen­ kammerboden ausgerichtet sind (wie aus Fig. 2 er­ sichtlich). Diese Abbildung unter­ stützt in ganz besonderem Maße ein fächerartig ausgebreitetes Eindüsen von pulverförmigem Brennstoff (fein zerkleinerter Kohle) über einen sehr großen Querschnitt innerhalb der Calcinier­ einrichtung 3, so daß auf diese Weise relativ schnell Brennstoffteilchen und Heißgase miteinan­ der in Berührung gebracht werden und aus­ brennen können.

Die zuvor erläuterte Ausführungsform der Einblas­ düse 1 ist ganz besonders für das Einblasen von pulverförmig zerkleinertem Kohlenbrennstoff in einen von einem Gasstrom durchsetzten Brennraum, vor allem in die genannte Calcinierkammer 3, ge­ eignet. In gleichem Maße kann eine solche Ein­ blasdüse jedoch auch zum Einbringen von anderen Brennstoffen in gasförmiger, flüssiger oder staub­ förmig bis grießiger Form verwendet werden. Beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist noch zu beachten, daß - wie aus Fig. 1 ersichtlich - der Mündungsabschnitt 10 der Düse nicht in den Innenraum 4, also nicht in den Brennraum, vor­ steht und damit auch nicht das Strömungsprofil innerhalb dieses Innenraumes 4 stört. Weiterhin sei betont, daß in der Seitenwand eines solchen Gasraumes selbstverständlich nicht nur eine ein­ zige Einblasdüse 1, sondern im Bedarfsfalle auch eine entsprechend große Anzahl solcher Einblas­ düsen 1 angeordnet werden kann, wobei jede Düse vorzugsweise mit ihrer flach gedrückten Düsen­ kammer etwa quer zur Strömungsrichtung (Pfeil 5) des Gasstromes ausgerichtet sein sollte, um die erläuterte gute Verteilung des einzutragenden Mediums zu begünstigen. Ein weiterer Vorteil dieser Einblasdüse 1 läßt sich ferner in Fig. 1 erkennen: Diese Einblasdüse 1 läßt sich nämlich auf äußerst einfache Weise von außen her in eine in der Seitenwand 2 ausgebildete, angepaßte Öffnung einbauen, und diese Art des Einbaues be­ günstigt im Bedarfsfalle auch ein äußerst leich­ tes und rasches Auswechseln der Einblasdüse.

Anhand der Fig. 1 und 2 ist die Einblasdüse 1 zwar besonders für das Einbringen von Brennstoff in einen Brennraum (Innenraum 4 einer Calcinier­ einrichtung 3) beschrieben; mit etwa gleichem Erfolg läßt sich mit Hilfe dieser Einblasdüse jedoch auch ein anderes pulverförmiges, gasförmi­ ges oder flüssiges Medium in einen Gasstrom ein­ bringen und verteilen, der einen entsprechenden Gasraum durchsetzt. Als ein Beispiel hierfür seien Kraftwerksanlagen genannt, bei denen in einen Rauchgaskanal Kalkmehl in möglichst weit­ reichender Verteilung über den Querschnitt des Kanales eingeblasen werden soll, um eine Ent­ schwefelung des Rauchgases zu erzielen.

Claims (8)

1. Einblasdüse zum Einbringen eines Mediums in einen einen Gasraum durchsetzenden Gasstrom, enthaltend eine Einströmöffnung und eine eine Ausströmöffnung aufweisende, innere Düsen­ kammer, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen der Düsenkammer (8) und der Einströmöffnung (11) eine Wirbelkammer (13) mit einer der Einströmöffnung etwa gegenüber­ liegenden Prallplatte (14) ausgebildet und die Düsenkammer (8) gegenüber der Einströmöffnung (11) etwa radial versetzt ist.

2. Einblasdüse nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wirbelkammer (13) einen gegenüber dem Querschnitt der Einströmöffnung (17) vergrößerten Durchström-Querschnitt auf­ weist.

3. Einblasdüse nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Düsenkammer (8) so weit radial versetzt ist, daß ihre Durchström- Querschnittsfläche vollkommen außerhalb des Projektions-Querschnittes der Einströmöffnung (11) liegt.

4. Einblasdüse nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Prallplatte (14) der Wirbel­ kammer (13) in Strömungsrichtung (Pfeil 7) des Mediums schräg verlaufend zur Düsenkammer (8) ausgerichtet ist.

5. Einblasdüse nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Düsenkammer (8) eine flach gedrückte Querschnittsform aufweist.

6. Einblasdüse nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Düsenkammer (8) im Bereich vor der Ausströmöffnung (9) einen sich im Grundriß etwa trompe­ tenartig erweiternden Mündungsabschnitt (10) besitzt.

7. Einblasdüse nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Düsenmündungsabschnitt (10) eine Anzahl von mit Abständen voneinan­ der angeordneten Verteil- und Leitflügeln (15) vorgesehen ist, die der trompetenartigen Erweiterungsform angepaßt sind.

8. Einblasdüse nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einströmöffnung (11) am Ende eines Zuführrohranschlusses (12) aus­ gebildet und die Wirbelkammer (13) etwa in axialer Verlängerung dieses Zuführrohran­ schlusses vorgesehen ist.