DE3612682C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennereinrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine Brennereinrichtung entsprechend dem Oberbe­ griff des Anspruches 1 ist beispielsweise durch die DE 30 09 764 A1 bekannt. Durch die kreisring­ förmig um die Längsachse des Brennerrohres ver­ teilt angeordneten Rohre wird hierbei eine Mi­ schung aus Luft und Brennstoff zugeführt.

Durch die EP 01 40 075 A2 ist weiterhin ein hori­ zontal angeordneter Verteilerkopf bekannt, der ein zugeführtes Brennstaub-Druckluftgemisch in mehrere Brennstaub-Luftströmungen aufteilt.

Bei den bisher bekannten Brennereinrichtungen stellt sich vielfach - insbesondere bei hoher Feststoffbeladung der Verbrennungsluft - eine ungleichmäßige Brennstoffverteilung über die einzelnen Festbrennstoff-Zuführrohre ein, was die Erzeugung einer kurzen, heißen und gut aus­ brennenden Flamme beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Brennereinrichtung entsprechend dem Ober­ begriff des Anspruches 1 so auszubilden, daß bei einfacher konstruktiver Ausgestaltung eine kurze, heiße und gut ausbrennende Flamme erzeugt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 ge­ löst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist der Verteiler vertikal aus­ gerichtet, wobei in sein unteres Ende die pneu­ matische Förderleitung einmündet, während am Außenumfang des oberen Endes des Verteilers eine Anzahl von pneumatischen Teilförderleitungen an­ geschlossen ist, die mit den Festbrennstoff-Zu­ führrohren direkt verbunden sind. Auf diese Wei­ se erreicht man auch bei hoher Feststoff-Beladung des Luftstromes eine gleichmäßige Brennstoffver­ teilung auf alle Brennstoff-Zuführrohre.

Erfindungsgemäß ist ferner innerhalb des von den Festbrennstoff-Zuführrohren gebildeten Kreisrin­ ges ein Luftzuführrohr koaxial zur Längsachse des Brennerrohres vorgesehen. Dadurch wird am ofen­ seitigen Ende des Brennerrohres eine sehr gute und gleichmäßige Vermischung von Brennstoff und Verbrennungsluft gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Gestaltung der Brennerein­ richtung ermöglicht bei einfacher konstruktiver Gestaltung eine sehr gleichförmige, pulsations­ freie und zuverlässige Zuführung des Brennstoffes sowie eine gute Vermischung mit der Verbrennungs­ luft und ermöglicht damit die Erzeugung einer kurzen, heißen und gut ausbrennenden Flamme, wie sie beispielsweise in Drehrohröfen erwünscht ist.

Die Erfindung sei im folgenden anhand einiger in der Zeichnung ganz schematisch veranschaulichter Ausführungsbeispiele erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine vereinfachte Gesamtansicht der er­ findungsgemäßen Brennereinrichtung;

Fig. 2 eine Perspektivansicht eines in dieser Brennereinrichtung verwendeten Förder­ verteilers;

Fig. 3 eine Stirnansicht auf den ofenseitigen Brennerkopf (entsprechend Pfeil III in Fig. 1) bei einer ersten Ausführungs­ form der Mündungsenden von Festbrennstoff- Zuführrohren;

Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3, jedoch zur Erläuterung einer zweiten Ausführungs­ form der Mündungsenden der Festbrennstoff- Zuführrohre;

Fig. 5 und 6 im größeren Maßstab gehaltene Teil- Querschnittsansichten entlang der Linie V-V in Fig. 4 zur Erläuterung verschie­ dener Ausführungsvarianten der Mündungs­ enden der Festbrennstoff-Zuführrohre;

Fig. 7 eine im vergrößerten Maßstab gehaltene Teil-Längsschnittansicht im Bereich des Brennerkopfes.

Anhand der Fig. 1 sei zunächst der allgemeine Ge­ samtaufbau der erfindungsgemäßen Brennerein­ richtung erläutert. Diese Brennereinrichtung ist zur Verbrennung von feinkörnigen und pulverförmi­ gen Festbrennstoffen ausgebildet. Obwohl diese Brennereinrichtung für jeden geeigneten Brennstoff ausgeführt sein kann, sei im folgenden der Ein­ fachheit halber der Fall angenommen, daß es sich hier um eine Brennereinrichtung zur Verbrennung von Kohlenstaub als Festbrennstoff handelt.

Die Brennereinrichtung enthält ein Brennerrohr 1, eine zum pneumatischen Heranfördern des Kohlen­ staubes bestimmte (Haupt-)Förderleitung 2 sowie einen als Verbindung zwischen dem Brennerrohr 1 und der pneumatischen Förderleitung 2 vorgesehenen Verteiler 3, in dessen eines, unteres Ende 3 a die Förderleitung 2 einmündet und aus dessen anderem, oberem Ende 3 b eine Anzahl von pneumati­ schen Teilförderleitungen 4 herausgeführt ist, die in noch näher zu erläuternder Weise mit dem ofenfernen Ende 1 a des Brennerrohres 1 verbunden sind.

Innerhalb des Brennerrohres 1 erstrecken sich in dessen Längsrichtung Kanäle für die Zuführung von Festbrennstoff und Verbrennungsluft. Die Brennstoffkanäle sind hierbei durch eine Anzahl von einzelnen, etwa kreisringförmig um die Längs­ achse 1 b des Brennerrohres 1 verteilt angeordne­ ten Festbrennstoff-Zuführrohren 5 gebildet. Die kreisringförmige Anordnung der Zuführrohre 5 und deren gleichmäßige Verteilung und parallele An­ ordnung zur Brennerrohr-Längsachse 1 b ist auch aus Fig. 3 ersichtlich. Die Festbrennstoff-Zu­ führrohre 5 erstrecken sich in Längsrichtung durch das ganze Brennerrohr 1, und zwar von dessen ofenfernem Ende 1 a bis zu dessen ofen­ seitigem Ende 1 c, in dem die Festbrennstoff-Zuführ­ rohre 5 mit ihren in den Ofen weisenden Mündungsenden 5 a offen ausmünden.

An die ofenfernen Enden 5 b der Festbrennstoff- Zuführrohre 5 ist je ein Ende 4 a einer zugehöri­ gen Teilförderleitung 4 direkt angeschlossen, während die anderen Enden 4 b dieser Teilförder­ leitungen 4 am Verteiler 3 angeschlossen sind.

Der Förderverteiler (Verteiler 3) ist vorzugsweise behälter­ artig ausgebildet, im wesentlichen vertikal aus­ gerichtet (vgl. vertikale Achse 3 c) und frei von inneren Einbauten. Wie sich aus den Fig. 1 und 2 ersehen läßt, besitzt der Förderverteiler einen sich von der Anschlußstelle (an seinem unteren Ende 3 a) der pneumatischen Förderleitung 2 aus trichterförmig nach oben erweiternden Unter­ teil 3 d) und einen sich daran nach oben anschließen­ den, etwa zylindrischen Oberteil 3 e, an dessen oberem Ende, das durch das obere Verteilerende 3 b gebildet wird, die erwähnten Enden 4 b der Teilförderleitungen 4 angeschlossen sind. Diese Anschlußstellen für die Enden 4 b der Teilförder­ leitungen 4 sind über die Außen­ umfangswand am oberen Ende des Oberteiles 3 e gleichmäßig verteilt angeordnet, während der zylindrische Oberteil 3 e oben mit einer Deckwand 3 f abgeschlossen ist. Zu den Förderleitungen sei noch gesagt, daß die Hauptförderleitung 2 eine übliche pneumatische Förderleitung, die vorzugs­ weise für sog. Dickstromförderung ausgelegt ist, sein kann, während eine beliebige Anzahl von Teilförderleitungen 4, deren Anzahl selbstver­ ständlich der Anzahl der im Brennerrohr 1 vor­ handenen Festbrennstoff-Zuführrohre 5 entspricht, aus dem Förderverteiler 3 herausgeführt ist. Diese Teilförderleitungen besitzen einen geringe­ ren Rohrdurchmesser als die Förderleitung 2.

Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen hat sich gezeigt, daß diese Ausbildung und verti­ kale Anordnung des Förderverteilers 3 allein auf­ grund der Gleichförmigkeit des Druckverlustes der abströmenden Teilförderleitungen eine gleichmäßige Volumenaufteilung des herangeförderten Kohlen­ staubs auf die einzelnen Teilförderleitungen sicherstellt.

Damit wird also der über die (Haupt-) Förderleitung 2 herantransportierte Kohlenstaub­ strom im Bereich vor dem Brennerrohr in mehrere gleichvolumige Einzelströme aufgesplittet, die in je eines der Festbrennstoff-Zuführrohre 5 ge­ leitet und dort den Mündungsenden 5 a im Brenner­ kopf 6 zugeführt werden, wo sie in den Ofen aus­ strömen. Die vertikale Ausrichtung des Förder­ verteilers hat den Vorteil, daß bei einem even­ tuellen Ausfall von Förderluft kein Festbrenn­ stoff in diesem Förderverteiler 3 liegen bleibt, der beim Wiederanfahren der Brennereinrichtung zu Verstopfungen von einzelnen Brennstoffkanälen führen könnte.

Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn der Förderverteiler 3 auf einem höheren Niveau an­ geordnet ist als die Festbrennstoff-Zuführrohre 5 und ihre Mündungsenden 5 a (wie in Fig. 1 dargestellt). Hierdurch wird nämlich eine besonders gleichförmige Beaufschlagung der einzelnen Festbrennstoff-Zuführ­ rohre 5 erreicht.

Nachfolgend sei anhand von einigen Beispielen erläutert, wie die Festbrennstoff-Zuführrohre 5 und insbesondere ihre Mündungsenden 5 a innerhalb des Brennerrohres angeordnet sein können.

Bei der in Fig. 1 (linkes Ende) stark vereinfacht und in Fig. 3 etwas größer veranschaulichten Aus­ führungsform des Brennerkopfes 6 sind die Fest­ brennstoff-Zuführrohre 5 bzw. deren Mündungsenden 5 a in Form eines einzigen Kreisringes parallel zur Längsachse 1 b des Brennerrohres 1 - bei gleich­ mäßigen Umfangsabständen - angeordnet. Diese Enden 5 a der Festbrennstoff-Zuführrohre 5 münden dabei ohne Beeinträchtigung ihres Querschnittes etwa kreisförmig aus. Innerhalb des von diesen Fest­ brennstoff-Zuführrohren 5 gebildeten Kreisringes ist zusätzlich ein Vebrennungsluft-Zuführrohr 7 konzentrisch zur Brennerrohr-Längsachse 1 b vor­ gesehen, und zwar vorzugsweise für die Zuführung von Primärluft. Darüber hinaus kann es - wie an sich bekannt - vorteilhaft sein, ebenfalls kon­ zentrisch sowie vorzugsweise innerhalb des Ver­ brennungsluft-Zuführrohres 7 (dann mit ent­ sprechendem radialem Abstand darin) einen zusätz­ lichen Zündbrenner 8, beispielsweise für die Ver­ brennung von Öl oder Gas, anzuordnen. Ein solcher Zündbrenner könnte selbstverständlich auch wahl­ weise an der Außenseite des Brennerrohres 1 an­ gebracht sein. Die Festbrennstoff-Zuführrohre 5 können mit allen geeigneten Mitteln innerhalb des Brennerrohres 1 in der erläuterten Weise be­ festigt sein. Der diese Festbrennstoff-Zuführ­ rohre 5 aufnehmende Ringraum innerhalb des Brennerrohres 1 kann ferner im Bereich des ofen­ seitigen Brennerrohrendes 1 c eine Art Ringloch­ scheibe aufweisen, durch dessen Löcher die Fest­ brennstoff-Zuführrohre 5 hindurchgesteckt (und damit gleichzeitig gehaltert) sind.

Die zwischen den Festbrennstoff-Zuführrohren 5 vorhandenen Zwischenräume 9 im Brennerrohr 1 können zumindest teilweise als weitere Ver­ brennungsluft-Zuführkanäle (beispielsweise für die Zuführung von Sekundärluft) ausgebildet sein. Die Verbrennungsluft kann in üblicher Weise an die Verbrennungsluft-Zuführkanäle bzw. das Ver­ brennungsluft-Zuführrohre 7 herangeführt werden; in Fig. 1 ist nur beispielsweise eine an das ofenferne Ende 1 a des Brennerrohres 1 ange­ schlossene Verbrennungsluft-Zuführleitung 10 (beispielsweise für Primärluft) angedeutet.

Anhand der Fig. 4 bis 5 sind Ausführungsmöglich­ keiten veranschaulicht, wie die im Brennerkopf 6′ bzw. 6′′ liegenden Mündungsenden 5 a′ bzw. 5 a′′ der Festbrennstoff-Zuführrohre 5 aussehen können, wenn sie einen nicht-kreisförmigen bzw. flachge­ drückten Querschnitt besitzen.

Nach Fig. 4 sind die ansonsten in gleicher Weise, wie anhand Fig. 3 geschildert worden ist, ange­ ordneten Festbrennstoff-Zuführrohre 5 mit einem etwa flachgedrückten (etwa ovalen oder langloch­ förmigen) Querschnitt an den Mündungsenden 5 a′ ausgebildet. Diese Mündungsenden 5 a′ sind dabei mit der Längsrichtung ihrer Querschnitte etwa radial ausgerichtet, so daß sich axiale ausströmen­ de Flachstrahlen der entsprechenden Brennstoff-Teil­ ströme ergeben. Diese flachgedrückten Mündungs­ enden 5 a′ können ferner nach der Ausführungsform gemäß Fig. 5 in axialer Richtung gerade aus dem Brennerkopf 6′ ausmünden. Vorteilhaft kann es jedoch auch sein, diese flachgedrückten Mün­ dungsenden 5 a′′ der Festbrennstoff-Zuführrohre 5 unter Ausbildung einer Drallströmung gegenüber der Axialrichtung schräg anzustellen, wie es in der Teilschnittdarstellung des Brennerkopfes 6′′ gemäß Fig. 6 veranschaulicht ist. Das bedeutet also, daß die so ausströmenden Brennstoffteil­ ströme - gemäß Fig. 6 - neben der axialen Haupt­ strömungskomponente noch eine den Drall erzeugen­ de Umfangskomponente besitzen, wodurch eine bessere Verteilung des Kohlenstaubes in der Verbrennungsluft begünstigt werden kann.

Bei den vorherigen Erläuterungen sei angenommen, daß die im Brennerkopf 6 angeordneten Mündungs­ enden 5 a der Festbrennstoff-Zuführrohre 5 alle in derselben Mündungsebene liegen, d. h. daß sie alle in einer Ebene ausmünden, die senkrecht zur Längsachse 1 b des Brennerrohres 1 verläuft, wodurch die einzelnen Brennstoff-Teilströme bün­ dig aus dem Brennerkopf austreten, wobei der Zwischenraum zwischen den einzelnen Teilströmen ein gutes Endringen von Sekundärluft in den Flammenkern begünstigt.

In Fig. 7 ist in einem Teil-Längsschnitt durch den Brennerkopf 6 des Brennerrohres 1 eine Ausführungs­ variante veranschaulicht, nach der die hier ange­ ordneten Mündungsenden 5 a und 5 a′′′ der Festbrenn­ stoff-Zuführrohre 5 in zwei in axialer Richtung zueinander versetzten Mündungsebenen liegen. Vorzugsweise endet dabei von je zwei in Umfangs­ richtung einander benachbarten Mündungsenden 5 a und 5′′′ jeweils das eine, z. B. 5 a, in der Mün­ dungsebene, die die Stirnseite an diesem Ende 1 c des Brennerrohres 1 einschließt, während das je­ weils andere Mündungsende 5 a′′′ - wie dargestellt - in einer demgegenüber axial zurückgesetzten Mündungsebene endet (die einander benachbarten Mündungsenden 5 a und 5 a′′′ der einzelnen Zuführ­ rohre 5 sind also in der Längsachse verschoben). Auf diese Weise erreicht man eine abgestufte Ver­ brennung, bei der die einzelnen Teilströme des herangeförderten Festbrennstoffes (also beispiels­ weise Kohlenstaub) nicht gemeinsam auf Ver­ brennungsbedingungen gebracht werden, sondern der eine Teil der Brennstoffteilströme startet die Verbrennung und der übrige Teil wird in die Zone mit erhöhter Temperatur eingeführt. Man er­ zielt dadurch eine schnellere und kürzere Ver­ brennung.

Schließlich ist es auch noch möglich, in wenig­ stens einigen Teilförderleitungen 4 Absperrven­ tile 11 vorzusehen; in Fig. 1 ist in jeder Teil­ förderleitung 4 ein solches Absperrventil 11 an­ gedeutet. Durch diese Anordnung von Absperrven­ tilen 11 in den Teilförderleitungen 4 ergibt sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, einzelne Teilförderleitungen 4 zu- und abzuschalten, wo­ durch eine bessere Lastregelung der Brennerein­ richtung erzielt werden kann.

Es versteht sich im übrigen von selbst, daß zu­ mindest die zugeführte Primärluft in an sich be­ kannter Weise in separaten Kanälen verdrallt oder axial ausströmen kann.

Die oben beschriebene Brennereinrichtung kann für verschiedene Industrieöfen verwendet werden. Eine besonders vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit ist die Anordnung bei einem Drehrohrofen zum Brennen von mineralischem Gut (z. B. Zement und Kalk).

Claims (9)

1. Brennereinrichtung für Industrieöfen zur Ver­ brennung von feinkörnigen und pulverförmigen Festbrennstoffen, enthaltend

• a) ein Brennerrohr (1) mit mehreren sich in Längsrichtung darin erstreckenden Brenn­ stoff- und Verbrennungsluft-Kanälen, die am ofenseitigen Brennerrohrende offen aus­ münden, wobei als Brennstoffkanäle eine An­ zahl von einzelnen, etwa kreisförmig um die Längsachse (1 b) des Brennerrohres (1) verteilt angeordneten Festbrennstoff-Zuführ­ rohren (5) vorgesehen ist,
• b) eine mit dem ofenfernen Ende des Brennerroh­ res (1) über einen Verteiler (3) in Verbin­ dung stehende pneumatische Förderleitung (2) zum Heranfördern des Festbrennstoffes,

gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

• c) innerhalb des von den Festbrennstoff-Zuführ­ rohren (5) gebildeten Kreisringes ist ein Luftzuführrohr (7) koaxial zur Längsachse (1 b) des Brennerrohres (1) vorgesehen;
• d) der Verteiler ist vertikal ausgerichtet, wo­ bei in sein unteres Ende (3 a) die pneumati­ sche Förderleitung (2) einmündet, während am Außenumfang des oberen Endes (3 b) des Verteilers eine Anzahl von pneumatischen Teilförderleitungen (4) angeschlossen ist, die mit den Festbrennstoff-Zuführrohren (5) direkt verbunden sind.

2. Brennereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich des ofenseitigen Endes (1 c) des Brennerrohres angeordneten Mündungsenden (5 a, 5 a′′′) der Festbrennstoff-Zuführrohre (5) in wenigstens zwei in axialer Richtung zueinan­ der versetzten Mündungsebenen liegen.

3. Brennereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im ofenseitigen Ende (1 c) des Brennerrohres liegenden Mündungsenden (5 a′, 5a′′) der Festbrennstoff-Zuführrohre (5) einen nicht- kreisförmigen bzw. flachgedrückten Querschnitt aufweisen.

4. Brennereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungsenden (5 a′′) der Festbrennstoff-Zuführrohre (5) unter Aus­ bildung einer Drallströmung gegenüber der Axialrichtung schräg angestellt sind.

5. Brennereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (3) einen sich vom unteren Ende (3 a) aus trichter­ förmig erweiternden Unterteil (3 d) und einen an seinem oberen Ende (3 b) die Anschlußstel­ len für die Teilförderleitungen (4) aufweisen­ den, etwa zylindrischen Oberteil (3 e) besitzt.

6. Brennereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (3) auf einem höheren Niveau angeordnet ist als die Festbrennstoff-Zuführrohre (5) und ihre Mün­ dungsenden (5 a).

7. Brennereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einigen Teilförderleitungen (4) Absperrventile (11) vorgesehen sind.

8. Brennereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Fest­ brennstoff-Zuführrohren (5) vorhandenen Zwi­ schenräume (9) im Brennerrohr (1) in an sich bekannter Weise zumindest teilweise als Ver­ brennungsluft-Zuführkanäle ausgebildet und mit einer Verbrennungsluft-Zuführleitung (10) verbunden sind.