DE3690575C2 - Verfahren zum Verbrennen von Kohlestaub - Google Patents
Verfahren zum Verbrennen von KohlestaubInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbrennen
von Kohlestaub, unter Verwendung eines Hilfsverbrennungsgases.
Das Verfahren ist insbesondere dazu geeignet, Kohlestaub
im Schmelzbrenner eines Metallschmelzofens zu verfeuern.
Brenner, die in Elektroöfen zum Schmelzen von Stahlschrott
oder in Kupferschmelzöfen verwendet werden, erfordern Kraft
stoff mit Eigenschaften, die denen von flüssigem Brennstoff,
beispielsweise Schweröl, ähnlich sind. Hierzu gehört bei
spielsweise, daß eine Flamme erzeugbar sein muß, deren Tempera
tur nicht unter 2000°C liegt. Auch muß der Kraftstoff eine
stabile, d. h. insbesondere konstant brennende Flamme erzeu
gen, die auch dann nicht erlischt, wenn die Umgebungsluft
eine Temperatur von einigen hundert Grad C hat.
Obwohl die Kosten von Kohlestaub geringer sind als die Kosten
von flüssigem Brennstoff, ist nicht zu erwarten, daß Kohlestaub
die oben genannten Eigenschaften hat, weil seine Verbrennungs
rate extrem niedrig ist. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen,
ist in der japanischen OS 59 115 904 ein Verfahren der gattungsgemäßen Art vorgeschlagen, bei dem bei Anwen
dung von Kohlestaub für einen Brenner mit dem oben genannten
Einsatzzweck ein Mischverbrennungsverfahren angewendet wird, bei dem
statt Kohlestaub allein ein Gemisch aus Kohlestaub und flüs
sigem oder gasförmigem Brennstoff zum Einsatz zu bringen. Ge
mäß diesem Verfahren mit Mischkraftstoffverbrennung ist es mög
lich, eine Flamme mit einer relativ hohen Temperatur zu er
zeugen und die Kraftstoffkosten zu senken, so daß das Ver
fahren im Ergebnis besser aber auch ökonomischer durchzufüh
ren ist als ein Monokraftstoffverbrennungsverfahren, bei dem
flüssiger Kraftstoff allein verbrannt wird.
Beim Verbrennungsverfahren mit gemischtem Kraftstoff muß dage
gen immer flüssiger oder gasförmiger Brennstoff verwendet wer
den. Außerdem muß im Ofen das Mischungsverhältnis zwischen
flüssigem oder gasförmigem Brennstoff und der Beladung mit kal
tem Material in der Form von Stahlabfall, Aluminium, Kupfer
oder dergleichen sehr genau bestimmt und eingehalten werden, um
die Flamme am Erlöschen zu hindern, was geschehen könnte, weil
der Ofen über die Ofenwand nahe der Flamme zu viel Wärme ab
strahlen könnte. Mit anderen Worten ist die Möglichkeit, Kohle
staub als Brennstoff beim Mischkraftstoffverbrennungsverfah
ren einzusetzen begrenzt und es können nur relativ geringe
Kohlestaubmengen verbrannt werden im Verhältnis zum Einkraft
stoffverbrennungsverfahren, das Mischkraftstoffverbrennungs
verfahren ist unter Einsatz von Kohlestaub bisher nur in ge
ringem Maße wirtschaftlich einsetzbar, obwohl Kohlestaub ein
relativ billiger Brennstoff ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die oben geschilderte Situa
tion zugrunde und es ist ein Ziel der Erfindung ein Verfahren
zum Verbrennen von Kohlestaub vorzuschlagen, gemäß dem das Ein
brennstoffverbrennungsverfahren unter Verwendung von Kohlestaub
zu einer stabilen Flamme führt, die eine hohe Temperatur von
nicht weniger als 2000°C selbst dann hat, wenn die Temperatur
in der Umgebung der Flamme nur etwa übliche Raumtemperatur ist, und
bei dem der Brennstoff
verbrauch für Brenner herabgesetzt wird, die beim Metall
schmelzen eingesetzt werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst.
Eine weitere Ausführung der Erfindung ist durch die Merk
male des Anspruchs 2 gekennzeichnet.
Durch die DE-OS 27 04 101 ist es zwar bekannt, daß Hilfs
verbrennungsgas vor dessen Verbrennung mit dem Brennstoff
vorgeheizt wird, jedoch erfolgt das Vorheizen mit Hilfe von
Verbrennungsgasen und damit unkontrolliert. Außerdem han
delt es sich bei dem bekannten Verfahren offensichtlich
nicht um die Verbrennung von Kohlestaub. Zumindest findet
ein fester Brennstoff keine Erwähnung in der Druckschrift.
Der Erfinder hatte zu
nächst festgestellt, welche Beziehung zwischen der Temperatur
der bei der Verbrennung von Kohlestaub entstehenden Flamme,
der Temperatur eines vorgeheizten Hilfsverbrennungsgases, der
Temperatur von Kohlestaub und dem Sauerstoffgehalt des Hilfs
verbrennungsgases besteht. Ein Verbrennungstest wurde für
Kohlestaub mit Raumtemperatur durchgeführt. Dabei wurden ver
schiedene Typen von Hilfsverbrennungsgasen mit unterschiedli
chen Sauerstoffgehalten vorbereitet. Jedes der Hilfsverbrennungs
gase wurde in mehrere Testgase unterteilt und die Testgase wur
den auf unterschiedliche Temperaturen vorgeheizt. Mit jedem der
Testgase wurde dann Kohlestaub verbrannt. Als Ergebnis wurde
festgestellt, daß Kohlestaub eine stabile Flamme mit einer Tem
peratur von nicht unter 2000°C ergibt, wenn er gemeinsam mit
Testgasen verbrannt wurde, deren Temperatur höher als eine spe
zifische Temperatur war, die durch den Sauerstoffgehalt jedes
Testgases bestimmt war.
Ein anderer Verbrennungstest wurde mit Kohlestaub durchgeführt,
der auf eine über Raumtemperatur liegende Temperatur vorgeheizt
war. Es wurden verschiedene Testgastypen in der gleichen Weise
wie im vorher erwähnten Test vorbereitet. Als Ergebnis dieses Tests
wurde festgestellt, daß Kohlestaub zu einer stabilen Flamme mit
einer Temperatur nicht unter 2000°C führt, wenn er mit einem
Testgas verbrannt wird, das eine Temperatur hat, die höher als
eine spezifische Temperatur ist, die bestimmt wird durch den
Sauerstoffgehalt jedes Testgases (das gilt selbst für den Fall,
daß die Temperatur des Kohlestaubes unter Raumtemperatur liegt).
Auch bei einer Analyse der beiden oben wiedergegebenen Ergebnisse
wurde festgestellt, daß Kohlestaub zu einer Flamme mit einer Tempe
ratur von 2000°C führt, wenn er zusammen mit einem Hilfsgas mit
einer Temperatur in Grad C verbrannt wird, die durch folgende
Formel bestimmt ist:
T = exp {14.14 - 1.84 ln C - exp (0.01127t - 3.444)}
worin bedeuten C den Sauerstoffgehalt des Hilfsverbrennungsgases
in Vol% und T die Temperatur des Kohlestaubes in Grad C. mit an
deren Worten führt Kohlestaub mit einer Temperatur T zu einer
Flamme mit einer Temperatur von nicht unter 2000°C, wenn er
zusammen mit einem vorgeheizten Hilfsverbrennungsgas mit einem
Sauerstoffgehalt C und einer Temperatur T gemäß der obigen For
mel verbrannt wird. Entsprechend schlägt die Erfindung ein Ver
fahren zum Verbrennen von Kohlestaub vor, das die Vorheizung
eines Hilfsverbrennungsgases und die Verbrennung des Kohlestau
bes zusammen mit diesem vorgeheizten Hilfsverbrennungsgas vor
sieht. Im Verfahrensschritt des Vorheizens des Hilfsverbrennungs
gases wird dessen Temperatur auf die Temperatur T vorgeheizt, die
sich aus folgender Formel ergibt (i):
T ≧ exp {14.14 - 1.84 ln C - exp (0.01127t - 3.444)} (i)
Wenn die Temperatur des Hilfsverbrennungsgases niedriger ist als
der Wert der rechten Seite der obigen Gleichung (i), so kann eine
stabile Flamme nicht erreicht werden. Vorzugsweise soll der Sau
erstoffgehalt des Hilfsverbrennungsgases nicht unter 50 Vol%
liegen. Liegt der Sauerstoffgehalt unter 50 Vol%, so muß das
Hilfsverbrennungsgas auf eine deutlich höhere Temperatur vorge
heizt werden, um eine Flamme mit einer Temperatur von nicht un
ter 2000°C zu erhalten, so daß das Verfahren unökonomisch wird.
Das bedeutet, daß bei dem Verfahren zum Verbrennen von Kohlestaub
gemäß der obigen Formel (i) der Sauerstoffgehalt C des Hilfsver
brennungsgases vorzugsweise in den Grenzen liegen soll, die durch
folgende Formel definiert sind
50 vol% C 100 vol%
Wird der Kohlestaub vor der Verbrennung erhitzt, so ist es
möglich, die Mindesttemperatur des vorgeheizten Hilfsverbrennungs
gases zu erniedrigen, die notwendig ist, um eine Flamme mit einer
Temperatur von nicht unter 2000°C zu erhalten. Im Fall der
Verwendung vorgeheizten Kohlestaubes ist es jedoch auch möglich,
daß das Hilfsverbrennungsgas einen relativ niedrigen Sauerstoff
gehalt hat. Es ist jedoch andererseits nicht zweckmäßig, den
Kohlestaub auf mehr als 300°C vorzuheizen. Erreicht die Tempe
ratur des Kohlestaubes 300°C, so wird aus dem Kohlestaub Nie
dertemperaturteer extrahiert, was dann z. B. Ursache dafür wäre,
daß der Kohlestaub nicht durch den Förderweg eines Schmelzbren
ners geführt werden kann. Durch Vorheizen des Kohlestaubes kann
eine stabile Flamme erzeugt werden, selbst wenn der Sauerstoff
gehalt des Hilfsverbrennungsgases etwa 30 Vol% beträgt.
Wird die Temperatur des Kohlestaubes nicht gesteuert, so kann dar
über hinaus der Kohlestaub verbrannt werden, nachdem die Vor
erhitzung des Hilfsverbrennungsgases auf die Temperatur T er
folgt ist, die durch folgende Formel (ii) definiert ist
T ≧ exp (14.14 - 1.84 ln C) (ii)
Nach dieser Formel (ii) kann eine stabile Flamme selbst dann
erzielt werden, wenn der Kohlestaub Raumtemperatur hat (d. h. der
Kohlestaub die Temperatur hat, die er bei Lagerung unter normalen
Umweltbedingungen ohne irgendwelche Klimatisierung hat, was eine
Temperatur im Bereich zwischen -50°C und +40°C bedeutet. Die
Formel (ii) soll jedoch nur dann zur Anwendung kommen, wenn der
Sauerstoffgehalt des Hilfsverbrennungsgases nicht unter 50 Vol%
liegt, weil die Temperatur T des Hilfsverbrennungsgases nach
der Formel (ii) wesentlich höher sein kann als bei Anwendung
der Formel (i).
In der Zeichnung ist
Fig. 1 ein Schaubild, in dem die Beziehung zwischen der Tem
peratur der Flamme und dem Sauerstoffgehalt sowie der
Temperatur des Hilfsverbrennungsgases bei der Ver
brennung von Kohlestaub von Raumtemperatur mit dem
Hilfsverbrennungsgas gezeigt ist,
Fig. 2 ein Schaubild, in dem die Beziehung zwischen der
Temperatur und dem Sauerstoffgehalt des vorgeheiz
ten Hilfsverbrennungsgases unter der Bedingung ge
zeigt ist, daß die Verbrennung von Kohlestaub eine
Flamme mit einer Temperatur von 2000°C erzeugt,
Fig. 3 ein Schaubild, in dem die Beziehung zwischen der Tem
peratur der Flamme und dem Sauerstoffgehalt eines
vorgeheizten Hilfsverbrennungsgases bei der Verbren
nung von Kohlestaub gezeigt ist, der auf 260°C vor
geheizt ist, während das Hilfsverbrennungsgas, in
dem der Kohlestaub verbrannt wird, auf 700°C vor
geheizt ist und
Fig. 4 ein Schaubild, in dem die Beziehung zwischen der
Temperatur und dem Sauerstoffgehalt eines Hilfsver
brennungsgases unter der Bedingung gezeigt ist, daß
die Verbrennung von drei verschiedenen Typen von
Kohlestaub mit einer Temperatur von 260°C, 150°C bzw.
100°C eine Flamme mit einer Temperatur von 2000°C
bewirkt.
Um die Arbeitsweise nach der Erfindung zu erläutern und die er
zielten Wirkungen darzustellen werden Verbrennungstests wie
folgt beschrieben.
Bei diesem Test wurde Kohlestaub verwendet, der unter Atmosphären
bedingungen und Raumtemperatur, d. h. nicht unter -50°C und nicht
mehr als +40°C, gelagert worden war.
Es wurden fünf Typen von Hilfsverbrennungsgas mit unterschiedli
chem Sauerstoffgehalt vorbereitet, d. h. 100 Vol% reiner Sauerstoff
und mit Sauerstoff angereicherter Luft, wobei der Sauer
stoffgehalt 50 Vol%, 65 Vol%, 80 Vol% bzw. 90 Vol% betrug.
Jedes dieser Hilfsverbrennungsgase wurde in vier Testgas
mengen unterteilt und durch Bewirken eines Wärmetausches
zwischen den Testgasen und dem Abgas eines Elektroofens wur
den Testgase auf vier verschiedene Temperaturen vorgewärmt
nämlich 300°C, 500°C, 700°C und 1000°C. Anschließend wurde
jedes dieser vorgeheizten Testgase mit Kohlestaub von Raumtem
peratur gemischt, wobei der Kohlestaub enthielt 85 Gew% Kohle
partikel einer Größe von nicht mehr als für ein 200 Maschen-Sieb
und folgender Zusammensetzung 15-20 Gew% flüchtige Bestandteile,
55-65 Gew% festen Kohlestoff und 10-20 Gew% Ascheanteil. Die
Mischung erfolgte innerhalb der Düse eines Schmelzbrenners und
anschließend erfolgte die Verbrennung des Gemisches aus Kohle
staub und jeweiligem Testgas unter Atmosphärenbedingungen.
Während der Verbrennung des Kohlestaubes wurde die Temperatur der
Flamme überprüft.
Die Ergebnisse sind in Fig. 1 eingetragen, wobei lediglich die
Daten von Flammen eingetragen sind, die Temperaturen von nicht
weniger als 2000°C haben. Aus Fig. 1 ist zu erkennen, daß es
für die Erzeugung einer Flamme von nicht weniger als 2000°C durch
die Verbrennung von Kohlestaub notwendig ist, das Hilfsverbren
nungsgas mit einem Sauerstoffgehalt von 100 Vol%, 75 Vol%,
65 Vol% und 50 Vol% auf eine Temperatur von nicht weniger als
300°C, 500°C, 700°C bzw. 1000°C vorzuheizen. Die ausgezogene
Linie in Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur T
und dem Sauerstoffgehalt C des Hilfsverbrennungsgases unter der
Bedingung, daß durch die Verbrennung von Kohlestaub mit Hilfsver
brennungsgas eine Flamme mit einer Temperatur von 2000°C erzeugt
wird. In der Fig. 2 ist auf der Ordinate die Temperatur T und auf
der Aszisse der Sauerstoffgehalt C aufgetragen. Die Linie in
Fig. 2 ist durch die folgende Beziehung wiederzugeben:
T = exp (14,14 - 1,84 ln C).
Damit wird festgestellt, daß Kohlestaub von etwa Raumtemperatur
eine stabile Flamme, mit einer Temperatur von nicht weniger
als 2000°C erzeugt, wenn er zusammen mit einem Hilfsverbren
nungsgas verbrannt wird, das auf die Temperatur T vorgeheizt
ist, wofür die Beziehung gilt
T ≧ exp (14,14 - 1,84 ln C) (ii)
Aus Fig. 2 ist jedoch auch zu entnehmen, daß wenn ein ökono
misches Vorheizen von Hilfsverbrennungsgas angestrebt wird, es
vorzuziehen ist, ein Hilfsverbrennungsgas mit einem Sauerstoff
gehalt von nicht weniger als 50 Vol% zu verwenden. Liegt der
Sauerstoffgehalt des Hilfsverbrennungsgases unter 50 Vol%, so
muß das Hilfsverbrennungsgas auf über 1000°C vorgeheizt werden.
Der Buchstabe (X) kennzeichnet in Fig. 2 einen Bereich, in dem
Kohlestaub eine stabile Flamme mit einer Temperatur von nicht
weniger als 2000°C erzeugt. Die unterbrochene Linie kenn
zeichnet einen Grenzbereich (Y), in dem eine stabile Flamme
manchmal erzeugt und manchmal nicht erzeugt wird. Im Bereich (Z)
kommt eine Flamme überhaupt nicht zustande.
Dabei wurden sechs Typen von Hilfsverbrennungsgas mit unter
schiedlichem Sauerstoffgehalt vorbereitet, d. h. 100 Vol%, reiner
Sauerstoff mit Sauerstoff angereicherter Luft mit einem Sauer
stoffgehalt von 30 Vol%, 50 Vol%, 65 Vol %, 80 Vol% bzw. 90 Vol%.
Jedes der Hilfsverbrennungsgase wurde in vier Testgase unter
teilt und durch Bewirken eines Wärmeaustausches zwischen den
Testgasen und dem Auspuffgas eines Elektroofens wurden die
Testgase auf vier verschiedene Temperaturen vorgeheizt, nämlich
300°C, 500°C, 700°C und 1000°C. Kohlestaub wurde mittels
einer elektrischen Heizung indirekt auf 260°C vorgeheizt, wobei
der Kohlestaub wie folgt zusammengesetzt war: 85 Gew% Kohlepar
tikel, die ihrerseits wie folgt gekennzeichnet waren: Parti
kelgröße nicht mehr als es einem 200 Maschensieb entspricht,
15-30 Gew% flüchtige Bestandteile, 45-60 Gew% fester Kohlestoff,
10-20 Gew% Aschegehalt. Anschließend wurde jedes der vorbereite
ten Testgase in der Düse des Schmelzbrenners mit vorgeheiztem
Kohlestaub gemischt und das Gemisch aus Kohlestaub und ent
sprechendem Testgas wurde unter Atmosphärenbedingungen ver
brannt. Während der Verbrennung jeder Kohlestaubtranche wurde
die Temperatur der Flamme überwacht.
Die Resultate des Verbrennungstests mit dem auf 700°C vor
geheizten Testgas sind in Fig. 3 aufgetragen. Wobei die Resul
tate weggelassen wurden, bei denen die Flammentemperatur unter
2000°C lag. Die durch den Bezugsbuchstaben (a) in Fig. 4 ge
kennzeichnete Linie gibt die Beziehung zwischen der Tempera
tur T und dem Sauerstoffgehalt C des Hilfsverbrennungsgases
unter der Bedingung wieder, daß der mit dem Hilfsverbrennungsgas
verbrannte Kohlestaub eine Flamme mit einer Temperatur von
2000°C wiedergibt. Die Linie (a) wird durch folgende Bezie
hung wiedergegeben:
T = exp (13,54 - 1,84 ln C)
Das besagt, daß Kohlestaub mit einer Temperatur von 260°C eine
stabile Flamme mit einer Temperatur erzeugt, wenn er mit einem
Hilfsverbrennungsgas verbrannt wird, dessen Temperatur sich aus
folgender Beziehung ergibt
T ≧ exp (13,54 - 1,84 ln c)
In der Weise wie beim Verbrennungstest 2 wurde dieser Test durch
geführt mit Kohlestaub, der mittels eines elektrischen Erhitzers
auf 150°C vorgeheizt wurde. Die Linie, die in Fig. 4 mit dem
Bezugsbuchstaben (b) gekennzeichnet ist, zeigt die Werte, die
sich beim dritten Test ergeben haben, d. h. die Beziehung
zwischen der Temperatur T und dem Sauerstoffgehalt C des Hilfs
verbrennungsgases unter der Bedingung, daß das Verbrennen des
Gemisches aus Kohlestaub und Hilfsverbrennungsgas für eine Flamme
mit einer Temperatur von 2000°C führte. Diese Linie (b) entspricht
folgender Beziehung.
T = exp (13,97 - 1,84 ln C)
Daraus ist abzuleiten, daß Kohlestaub mit einer Temperatur von
150°C dann eine stabile Flamme mit einer Temperatur von 2000°C
erzeugt, wenn er zusammen mit einem Hilfsverbrennungsgas ver
brannt wird, das auf eine Temperatur T vorgeheizt ist, die der
folgenden Beziehung genügt
T ≧ exp (13,97 - 1,84 ln C)
In der Weise gemäß dem Verbrennungstest 2 wurde dieser Ver
brennungstest durchgeführt mit Kohlestaub, der mit einem Elek
troerhitzer auf 100°C vorgeheizt wurde. In der gleichen Weise
wie für die Verbrennungstests 1 bis 3 gibt die Linie mit dem
Bezugsbuchstaben (c) in Fig. 4 die aus dem Test 4 sich ergeben
den Werte wieder. Die Linie (c) wird durch folgende Beziehung
wiedergegeben
T = exp (14,04 - 1,84 ln C)
Daraus ergibt sich, daß Kohlestaub, der auf eine Temperatur
von 100°C vorgeheizt wird, dann eine stabile Flamme von nicht
weniger als 2000°C ergibt, wenn er zusammen mit einem Hilfs
verbrennungsgas verbrannt wird, das auf eine Temperatur T vorge
heizt ist, die folgende Bedingung erfüllt:
T ≧ exp (14,04 - 1,84 ln C)
Nachfolgend ist eine generelle Beziehung wiedergegeben, die
sich dadurch ergibt, daß die Temperatur t des Kohlestaubes als
Variable in die Gleichungen der Verbrennungstests 2 bis 4 ein
geführt wird.
T = exp {14,14 - 1,84 ln C - exp (0,01127t - 3,444)}
Daraus ergibt sich, daß Kohlestaub mit einer Temperatur t dann
zu einer stabilen Flamme mit einer Temperatur von nicht weniger
als 2000°C führt, wenn er zusammen mit einem Hilfsverbrennungs
gas verbrannt wird, das auf eine Temperatur T vorgeheizt
worden ist, die folgender Beziehung genügt:
T ≧ exp {14,14 - 1,84 ln C - exp (0,01127t - 3,444)} (i)
Es ist jedoch aus der Linie 1 in Fig. 4 zu entnehmen, daß vor
zugsweise ein Hilfsverbrennungsgas zu verwenden ist, dessen
Sauerstoffgehalt nicht unter 30 Vol% liegt; liegt der Sauer
stoffgehalt unter 30 Vol%, so muß das Hilfsverbrennungsgas
auf eine Temperatur über 1000°C vorgeheizt werden, selbst wenn
die Temperatur des Kohlestaubes 260°C beträgt.
Es ist damit erklärt, daß gemäß der vorliegenden Erfindung,
Kohlestaub eingesetzt werden kann, um eine stabile Flamme mit
hoher Temperatur zu erzeugen selbst dann, wenn der Kohlestaub
selbst mit einer Temperatur zum Einsatz kommt, die übliche
Umgebungstemperatur, also etwa Raumtemperatur ist. Die Kraft
stoffkosten für den Betrieb eines Brenners, der beispielsweise
beim Schmelzen von Metallen zum Einsatz gebracht werden kann,
können demzufolge mit der Erfindung erheblich gesenkt werden
gegenüber einem Brennerbetrieb allein mit flüssigem oder gas
förmigem Brennstoff, da der Kohlestaub ein wesentlich preiswer
terer Brennstoff als flüssige oder gasförmige Brennstoffe ist.
Die Betriebskosten können gesenkt werden, weil im wesentlichen
der preiswerte Kohlestaub zum Einsatz kommt und Gas lediglich
als substituierender Brennstoff in relativ geringer Menge zum
Einsatz kommen muß. Durch die Erfindung kann auch die Größe des
Brenners relativ gering sein, weil der Gesamtkraftstoffverbrauch
aus Kohlestaub als festem Brennstoff und gasförmigem Brennstoff
relativ niedrig gehalten werden kann. Kombinationsbrenner sind
zwar bekannt, sie arbeiten aber mit völlig voneinander getrenn
ten Teilen einerseits für feste Brennstoffe, also beispiels
weise Kohlestaub und andererseits für gasförmige oder flüssige
Brennstoffe. Diese benötigen deshalb ein relativ großes Bau
volumen.
Das Verfahren zum Verbrennen von Kohlestaub bzw. pulveri
sierter Kohle gemäß der Erfindung ist besonders effektiv, wenn
es in Schmelzbrennern angewendet wird, die beispielsweise in
einem elektrischen Ofen zum Schmelzen von Stahlschrott oder
in einem Fusionsofen zum Schmelzen von Kupfer und dergleichen
eingesetzt werden.
Zusammenfassend kann die Erfindung abschließend wie folgt defi
niert werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum besonders zweck
mäßigen Verbrennen von Kohlestaub. Nach diesem Verfahren wird
Kohlestaub mit einer Temperatur (t) verwendet, um eine stabile
Flamme zu erzeugen, deren Temperatur nicht unter 2000°C liegen
soll. Um das zu ermöglichen wird der Kohlestaub zusammen mit
einem Hilfsverbrennungsgas verbrannt, das einen bestimmten Sauer
stoffgehalt (C) haben soll. Das Hilfsverbrennungsgas wird vor
geheizt, ehe es zusammen mit dem Kohlestaub verbrannt wird. Zweck
mäßigerweise werden sowohl der Kohlestaub als auch das Hilfs
verbrennungsgas vorgeheizt, ehe sie gemeinsam verbrannt werden.
Weiterhin ist es zweckmäßig, den Kohlestaub und das vorgeheizte
Hilfsverbrennungsgas miteinander zu mischen und dieses Gemisch
zu verbrennen, gleichgültig, ob auch der Kohlestaub vorgeheizt
wird oder nicht. Während dem Vorheizen des Hilfsverbrennungsgases
wird dessen Temperatur auf eine Temperatur T angehoben, deren
Wert sich aus folgender Beziehung ergibt:
T ≧ exp {14,14 - 1,84 ln C - exp (0,01127t - 3,444)}.
Claims (3)
1. Verfahren zum Verbrennen von Kohlestaub unter Ver
wendung eines Hilfsverbrennungsgases, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Erzeugung einer stabilen Flamme von
einer Temperatur von nicht weniger als 2.000°C der
Kohlestaub und das Hilfsverbrennungsgas vorgeheizt
werden und anschließend der Kohlestaub mit dem vorge
heizten Hilfsverbrennungsgas verbrannt wird, wobei das
Vorheizen des Hilfsverbrennungsgases in der Weise er
folgt, daß die Temperatur des Hilfsverbrennungases auf
die Temperatur angehoben wird, die durch folgende
Beziehung (i) definiert ist:
T ≦ exp {14.14 - 1.84 ln C - exp (0.01127t - 3.444)} (i)wobei C der Sauerstoffgehalt in Vol% des Hilfsverbren
nungsgases ist und zwischen 30% und 100% liegt und t
die Temperatur in °C des Kohlestaubs ist und Werte
zwischen -50°C und 300°C hat.
2. Verfahren zum Verbrennen von Kohlestaub unter
Verwendung eines Hilfsverbrennungsgases, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer stabilen Flamme
von einer Temperatur von nicht weniger als 2.000°C das
Hilfsverbrennungsgas vorgeheizt wird und anschließend
der Kohlestaub mit dem vorgeheizten Hilfsverbrennungs
gas verbrannt wird, wobei das Vorheizen des Hilfsver
brennungsgases in der Weise erfolgt, daß die Temperatur
des Hilfsverbrennungases auf die Temperatur angehoben
wird, die durch folgende Beziehung (ii) definiert ist:
T exp (14.14 - 1.84 ln C) (ii)wobei C der Sauerstoffgehalt in Vol% des Hilfsverbren
nungsgases ist und zwischen 50% und 100% liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Kohlestaub und das vorgeheizte Hilfs
verbrennungsgas vor dem Verbrennen miteinander gemischt
werden.
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