DE3933050A1

DE3933050A1 - METHOD FOR OPERATING A BURNER FOR TURNTUBES AND BURNER THEREFOR

Info

Publication number: DE3933050A1
Application number: DE3933050A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Collenbusch
Original assignee: PILLARD FEUERUNGEN GmbH
Current assignee: PILLARD FEUERUNGEN GmbH
Priority date: 1989-10-04
Filing date: 1989-10-04
Publication date: 1991-04-11
Anticipated expiration: 2009-10-05
Also published as: ES2066179T3; DE3933050C2; EP0421903B1; EP0421903A2; EP0421903A3; ES2066179T5; EP0421903B2; CA2026857A1; ATE115706T1; DK0421903T3

Abstract

In a corresponding process, fuels and primary combustion air are introduced concentrically and the burner comprises a burner nozzle (1) which comprises concentric supply pipes for the fuel (10') and for the primary combustion air in the form of axial air (5') and swirling air (4'). In order to provide a process and a burner which can function with a lower proportion of primary air and a wider adjustment range, a dead zone is provided at the centre of the flame directly around a central fuel pipe and inside an annular fuel supply pipe, into which a very low proportion of fuel is sent. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Brenners für Drehrohröfen, bei welchem konzentrisch Brennstoffe und Primärluft zugeführt werden.The present invention relates to a method for operating a burner for rotary kilns, in which concentric Fuels and primary air are supplied.

Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung einen Brenner für einen Drehrohrofen mit einer Brennerdüse mit im wesentlichen konzentrisch zueinander angeordneten Zuführungen für Brennstoff und Primärluft als Drall- und als Axialluft.The present invention also relates to a burner for a rotary kiln with a burner nozzle essentially Fuel supply concentrically arranged and primary air as swirl and axial air.

Ein derartiger Brenner ist aus der DE-PS 29 05 746 bekannt. Bei dem bekannten Brenner ist neben einer zentralen Brennstoffzufuhr für Öl eine konzentrisch hierzu angeordnete Brennstoffzufuhr für Kohlenstaub oder dergleichen vorgesehen. Diese Zufuhr für feste Brennstoffe liegt zum Zwecke einer guten Durchmischung zwischen zwei Primärluftströmen, wovon der innere mit einem Drall, d. h. mit Strömungskomponenten in Umfangsrichtung versehen wird und der äußere zum Zwecke der Stabilisierung der weit in den Drehrohrofen hineinreichenden Flamme im wesentlichen axiale Strömungskomponenten hat. Auch bei anderen bekannten Brennern ist der Zustrom von Primärluft relativ weit innen liegend vorgesehen.Such a burner is known from DE-PS 29 05 746. At the known burner is in addition to a central fuel supply for oil a concentrically arranged fuel supply for Coal dust or the like is provided. This feeder for fixed Fuels are between for the purpose of thorough mixing two primary air streams, the inner one with a swirl, i.e. H. is provided with flow components in the circumferential direction and the outer for the purpose of stabilizing the far in the Rotary tube furnace flame essentially axial Has flow components. Also with other known burners the inflow of primary air is relatively far inside intended.

Der bekannte Brenner weist in seinem Zentrum eine Zufuhr für flüssige Brennstoffe, im allgemeinen Öl, auf. Wobei dieser flüssige Brennstoff mit Hilfe eines Düsenstockes in Tröpfchen zerstäubt wird und sich nach dem Austritt aus der zentralen Düsenöffnung mit der Primärluft vermischt, die aus der radial der zentralen Öffnung am nächsten liegenden Öffnung für Dralluft austritt. The known burner has a feed in its center liquid fuels, generally oil. And this one liquid fuel in droplets using a nozzle stick is atomized and after leaving the central Nozzle opening mixed with the primary air coming from the radial opening for swirl air closest to the central opening exit.

Die bekannten Brenner werden üblicherweise mit einem Primärluft anteil von 8 bis 25%, bezogen auf die Gesamtmenge an Verbren nungsluft, gefahren.The known burners are usually with a primary air Share of 8 to 25%, based on the total amount of burns air, driven.

Die Leistung des Brenners läßt sich durch entsprechende Drosse lung oder Steigerung der Brennstoff- und Luftzufuhr in einem gewissen Bereich regeln, wobei die zur Aufrechterhaltung einer stabilen Flamme einstellbare Minimalleistung bei etwa 20 bis 25% der erzielbaren Maximalleistung liegt. Zu Beginn des Brennerbetriebes muß im Regelfall Öl durch die zentrale Düsen öffnung zugeführt und gezündet werden, um den Ofen vorzuheizen, da erst bei ausreichend vorgeheiztem Ofen die Verbrennung des konzentrisch zugeführten festen Brennstoffes funktioniert.The performance of the burner can be reduced by appropriate throttles or increase the fuel and air supply in one regulate certain area, which to maintain a stable flame adjustable minimum output at about 20 to 25% of the achievable maximum power lies. At the beginning of Burner operation must usually oil through the central nozzles opening and ignited to preheat the oven, because the combustion of the Concentrically fed solid fuel works.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben von Brennern für Drehrohröfen und insbesondere auch einen Brenner hierfür zu schaffen, welche mit einem geringeren Primärluftan teil betreibbar sind und einen größeren Regelbereich aufweisen.The present is in relation to this prior art Invention, the object of a method for operating Burners for rotary kilns and in particular also a burner to create for this, which with a lower primary air are partially operable and have a larger control range.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß unmittelbar um eine zentrale Brennstoffzufuhr herum und/oder radial innerhalb einer ringförmigen Brennstoffzufuhr ein toter Kernbereich vorgesehen wird, in welchen höchstens ein geringer Anteil der Primärluft geführt wird.With regard to the method, this object is achieved by that immediately around a central fuel supply and / or a dead radially within an annular fuel supply Core area is provided, in which at most a small one Share of primary air is carried.

Vor dem Zentrum der Brennerdüse beginnt also durch das Vorsehen des toten Kernbereiches die Verbrennung im Vergleich zu bekann ten Verfahren und Brennern erst in einem etwas größeren Abstand. Im Längsschnitt gesehen hat also die entstehende Flamme, ausgehend vom Zentrum des vorderen Düsenendes einen sich nach vorn und radial erstreckenden Kernbereich, in welchem praktisch keine nennenswerte Umsetzung von Brennstoff mit dem Luftsauer stoff stattfindet. Ein solcher Flammenkern ist zwar im Prinzip auch bei bekannten Brennern vorhanden, jedoch wird dieser tote Kernbereich gemäß der vorliegenden Erfindung bewußt herbeige führt und vergrößert, und zwar insbesondere dadurch, daß mög lichst wenig Primärluft in diesen Bereich geführt wird.So start by providing in front of the center of the burner nozzle of the dead core area compared to the combustion processes and burners only at a slightly greater distance. Seen in longitudinal section, the resulting flame starting from the center of the front nozzle end front and radially extending core area, in which practical no significant conversion of fuel with the atmospheric acid fabric takes place. Such a flame core is in principle also available in known burners, but this is dead Deliberately sacrifice core area according to the present invention leads and increases, in particular by the fact that poss As little primary air as possible is led into this area.

Gleichwohl kann ein kleiner Anteil von Primärluft, wenn auch in erster Linie nicht für die Verbrennung vorgesehen, in diesen Kernbereich geführt werden, jedoch dient dieser kleine Anteil der primärluft in erster Linie zur Flammenstabilisierung und zur Verhinderung des Rückschlages von Verbrennungsgasen, Kohlen staubasche und Ölkoks, die ansonsten zur Verunreinigung des zentralen Düsenbereiches führen würden. Ein kleiner Primärluft strom in diesem zentralen Bereich, der jedoch unter 20% und vorzugsweise unter 10% der gesamten Primärluft liegt, verhin dert einen solchen Rückschlag von Verbrennungsprodukten, ohne dabei allzu viel Sauerstoff zu liefern, der den brennstoffrei chen Kernbereich verkleinern würde.Nevertheless, a small proportion of primary air, albeit in primarily not intended for combustion in these Core area, but this small portion serves the primary air primarily for flame stabilization and Prevention of kickback of combustion gases, coals dust ash and oil coke, which otherwise contaminate the would lead central nozzle area. A little primary air electricity in this central area, but below 20% and is preferably below 10% of the total primary air such a setback of combustion products without to deliver too much oxygen, which is fuel-free would reduce the core area.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß durch das Vorsehen eines solchen vergrößerten toten Kernbereiches der Regelbereich des Brenners beträchtlich vergrößert werden kann, und zwar bis herab auf weniger als 10% der Maximalleistung, für welchen der Brenner ausgelegt ist. Dies bedeutet, daß ein solcher Brenner, sofern er vorwiegend mit festen, pulverförmigen Brennstoffen betrieben werden soll, schon nach kurzem Vorheizen mit Öl mit dem festen Brennstoff betrieben werden kann.Surprisingly, it has been shown that by providing of such an enlarged dead core area the control area of the burner can be increased considerably, up to down to less than 10% of the maximum power for which the Burner is designed. This means that such a burner, provided that it is predominantly made of solid, powdered fuels should be operated, after a short preheating with oil the solid fuel can be operated.

Gleichzeitig hat sich herausgestellt, daß bei einem solchen Verfahren und einem entsprechend ausgestalteten Brenner der Anteil der Primärluft, der zur Flammenstabilisierung zugeführt werden muß, auf 2 bis 10%, und vorzugsweise unter 6%, bezogen auf die Gesamtmenge an zugeführter Verbrennungsluft, reduziert werden kann. Dies erleichtert die Herstellung der Zufuhreinrich tungen für Primärluft, die entsprechend schwächer ausgelegt werden können.At the same time, it has been found that with such Method and a correspondingly designed burner Proportion of primary air that is supplied for flame stabilization must be based on 2 to 10%, and preferably below 6% reduced to the total amount of combustion air supplied can be. This facilitates the manufacture of the feed device for primary air, which is designed accordingly weaker can be.

Ein besonderer Vorteil des geringeren Primärluftverbrauchs liegt in der damit verbundenen Einsparung an Energie bei ansonsten gleicher Leistung und in der Reduzierung des Stickoxidanteils in den Verbrennungsgasen.A particular advantage of the lower primary air consumption is in the associated energy savings at otherwise same performance and in reducing the nitrogen oxide content in the combustion gases.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, daß getrennt von der Zufuhr eines kleinen Primärluftanteils in den Kernbereich mindestens zwei weitere getrennte Primärluftströme zugeführt werden, von denen einer im wesentlichen axiale, der andere in erheblichem Maße in Umfangsrichtung Strömungskomponenten hat. Bezüglich der eingangs erwähnten Vorrichtung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß die Zufuhröffnungen für Drall- und Axialluft radial außerhalb der Öffnungen für die Brennstoffzufuhr liegen und daß der minimale radiale Abstand der Austrittsöffnungen für die Drall- und Axialluft vom Zentrum der Brennerdüse mindestens das Zweifache des Radius einer zentralen Flammenhalteröffnung beträgt.According to the invention it is provided that separately from the A small proportion of primary air is fed into the core area supplied at least two further separate primary air streams , one of which is essentially axial, the other in has considerable flow components in the circumferential direction. With regard to the device mentioned at the outset, the Invention underlying problem solved in that the Supply openings for swirl and axial air radially outside the There are openings for the fuel supply and that the minimum radial distance of the outlet openings for the swirl and Axial air from the center of the burner nozzle at least twice of the radius of a central flame holder opening.

Dabei ist der Flammenhalter ein Flanschteil mit einer zentralen Öffnung, welches im Zentrum der Brennerdüse und vorzugsweise an der Spitze eines Düsenstockes für Öl vorgesehen ist und zur Flammenformung und -stabilisierung beiträgt. Der Flammenhalter, welcher in radialer Richtung über den zentralen Düsenstock für Öl hinausragt, sorgt so für einen ausreichenden radialen Abstand der radial außerhalb des Flammenhalter folgenden weiteren, ringförmigen Zufuhröffnungen für Primärluft und/oder andere Brennstoffe. Dabei sind die Radien der zentralen Öffnung des Flammenhalters und der am weitesten innen liegenden ringförmigen Öffnung für die Hauptprimärluftströme so gewählt, daß der am weitesten innen liegende Zustrom von Primärluft vom Zentrum der Düse einen Abstand hat, der mindestens dem Zweifachen der zentralen Öffnung des Flammenhalters entspricht. Dabei ent spricht die zentrale Öffnung des Flammenhalters im wesentlichen auch der Düsenöffnung der zentralen Brennstoffzufuhr.The flame holder is a flange part with a central one Opening, which is in the center of the burner nozzle and preferably at the tip of a nozzle assembly for oil is provided and Flame formation and stabilization contributes. The flame holder, which is in the radial direction over the central nozzle assembly for oil protrudes, ensures a sufficient radial distance the other following radially outside the flame holder, annular supply openings for primary air and / or others Fuels. The radii of the central opening of the Flame holder and the innermost annular Opening for the main primary air flows selected so that the am farthest interior inflow of primary air from the center of the Nozzle is at least twice the distance corresponds to the central opening of the flame holder. Ent the central opening of the flame holder speaks essentially also the nozzle opening of the central fuel supply.

Auf diese Weise wird verhindert, daß der zentral austretende Brennstoff allzu früh mit dem Sauerstoff der Hauptprimärluft ströme in Kontakt kommt.In this way it is prevented that the centrally emerging Fuel too early with the oxygen in the primary primary air currents comes into contact.

Dabei ist in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß auch eine ringförmige Zufuhröffnung für festen und/oder gasförmigen Brennstoff noch radial innerhalb der Primärluftzufuhr und radial außerhalb des Flammenhalter vorgese hen ist. Der Begriff "Primärluftzufuhr" bezieht sich dabei generell auf den Großteil der Primärluft, der in Form von Drall und/oder Axialluft zugeführt wird, und soll hier nicht den kleinen Anteil an Primärluftzufuhr (Zentralluft) umfassen, welcher zur Vermeidung des Rückschlages von Verbrennungsproduk ten in den Kernbereich der Flamme geführt wird.It is in the preferred embodiment of the invention provided that an annular feed opening for fixed and / or gaseous fuel still radially within the Primary air supply and radially outside the flame holder hen is. The term "primary air supply" refers to this generally on most of the primary air, which is in the form of swirl and / or axial air is supplied, and should not be here include a small proportion of the primary air supply (central air), which to avoid the setback of combustion products ten in the core area of the flame.

Für die Zufuhr des letztgenannten kleinen Anteils an Primärluft sind nämlich erfindungsgemäß außerhalb der zentralen Öffnung in dem Flammenhalter Öffnungen vorgesehen. Der Zustrom dieses kleinen Anteils von Primärluft erfolgt dann durch einen ringför migen Kanal zwischen dem zentralen Düsenstock für Öl und der in radialer Richtung nächstfolgenden Innenwand für eine weitere Brennstoffzufuhr oder für einen der Hauptströme von Primärluft.For the supply of the latter small portion of primary air are namely according to the invention outside the central opening in openings are provided for the flame holder. The influx of this Small portion of primary air is then carried out by a ring channel between the central nozzle assembly for oil and the in radial direction of the next inner wall for another Fuel supply or for one of the main streams of primary air.

Zweckmäßig ist es weiterhin, wenn die Zufuhröffnung für Axial luft radial am weitesten außen liegt und dabei außerdem einen axial überstehenden äußeren Rand aufweist. Dieser äußere Kranz trägt zu einer besseren Gleichrichtung der Axialluft bei, so daß die Verbrennung verbessert und die Flamme zusätzlich stabili siert wird.It is also expedient if the feed opening for axial air is the farthest radially outside and also one has axially projecting outer edge. This outer wreath contributes to a better rectification of the axial air, so that improves combustion and stabilizes the flame is settled.

Erfindungsgemäß haben die ringförmigen Zufuhrkanäle für Primär luft und/oder feste oder gasförmige Brennstoffe konische Wandabschnitte, wobei diese Wandabschnitte bzw. die mit ihnen verbundenen konzentrischen Rohre relativ zueinander axial verschiebbar sind, so daß sich der freie Durchtrittsquerschnitt der ringförmigen Öffnungen auf diese Weise regulieren läßt.According to the invention, the annular feed channels have primary air and / or solid or gaseous fuels conical Wall sections, these wall sections or those with them connected concentric tubes axially relative to each other are movable so that the free passage cross-section the annular openings can be regulated in this way.

Dabei sind jedoch vorzugsweise die Endabschnitte der jeweiligen Zuführungen zylindrisch ausgeführt, um so eine divergente Ausströmung in Richtung der konischen Wandabschnitte zu vermei den.However, the end sections of the respective are preferred Feeders are cylindrical to create a divergent Avoid outflow in the direction of the conical wall sections the.

In dem ringförmigen Kanal für Axialluft sind in dessen Konusbe reich gemäß der vorliegenden Erfindung Blenden für die axiale Ausrichtung und die Zufuhr von Primärluft in getrennten, ringförmig angeordneten und sich im wesentlichen axial erstrek kenden Kanälen vorgesehen. Diese Blenden tragen zu einer zusätzlichen axialen Ausrichtung des entsprechenden primärluft stromes bei und erhöhen auch dadurch die axiale Ausströmge schwindigkeit, daß sie den freien Querschnitt des ringförmigen Kanals reduzieren und in eine Reihe von ringförmig angeordneten einzelnen Kanälen aufteilen. Dabei sind in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einige dieser Kanäle mindestens teilweise verschlossen oder verschließbar. Hierzu können beispielsweise die Blenden in Umfangsrichtung so breit ausge führt werden, daß sie einen Kanal mindestens teilweise ver schließen oder im wesentlichen einem verschlossenen Kanal entsprechen.In the annular channel for axial air are in the cone rich according to the present invention aperture for the axial Alignment and the supply of primary air in separate, arranged in a ring and extends substantially axially Kenden channels provided. These panels contribute to one additional axial alignment of the corresponding primary air stream and thereby also increase the axial outflow speed that the free cross section of the ring-shaped Reduce channel and arrange in a series of rings divide individual channels. Here are in the preferred Embodiment of the invention at least some of these channels partially closed or lockable. You can do this for example, the apertures are so wide in the circumferential direction leads that they ver at least partially a channel close or essentially a closed channel correspond.

Auf diese Weise kann dafür gesorgt werden, daß die Summe der freien Kanalquerschnitte wesentlich kleiner ist als der Quer schnitt der ringförmigen Zufuhr für die axial strömende Primär luft. Wie bereits erwähnt, wird hierdurch die Strömungsgeschwin digkeit der Axialluft erhöht, was wiederum zur Stabilisierung der Flamme beiträgt. In this way it can be ensured that the sum of the free channel cross sections is significantly smaller than the cross cut the annular feed for the axially flowing primary air. As already mentioned, this makes the flow rate Axial clearance increases, which in turn stabilizes contributes to the flame.

Weiterhin ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Flammen halter relativ zu den Austrittsöffnungen für den Hauptteil der Primärluft und für feste oder gasförmige Brennstoffe in axialer Richtung zurückversetzt ist. Dies kann z. B. durch Befestigen des Flammenhalters an dem axial beweglichen Mantelrohr für den Düsenstock geschehen, welches entsprechend axial zurückversetzt wird.Furthermore, it is provided according to the invention that the flames holder relative to the outlet openings for the main part of the Primary air and for solid or gaseous fuels in axial Direction is set back. This can e.g. B. by attaching the Flame holder on the axially movable jacket tube for the Nozzle stick happen, which moves back axially accordingly becomes.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschrei bung bevorzugter Ausführungsformen im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigenFurther advantages, features and possible applications of the present invention result from the following description Practice preferred embodiments in connection with the Characters. Show it

Fig. 1 die Gesamtansicht eines Brenners mit einem Teil der Versorgungseinrichtungen, Fig. 1 is a general view of a burner with a part of the supply means,

Fig. 2a einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Brennerdüse, Fig. 2a shows a longitudinal section through a first embodiment of a burner nozzle,

Fig. 2b den Ausschnitt einer Ansicht auf Fig. 2a von links, FIG. 2b shows the detail of a view on Fig. 2a from the left,

Fig. 3 den Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Brennerdüse mit Zufuhrmöglichkeit für feste, pulvrige Brennstoffe, Fig. 3 is a longitudinal section through another embodiment of a burner with means for feeding solid powdery fuels

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Brennerdüse mit zusätzli cher Zufuhrmöglichkeit für gasförmigen Brennstoff und Fig. 4 shows a longitudinal section through a burner nozzle with additional supply option for gaseous fuel and

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Brennerdüse mit zusätzli cher Zufuhrmöglichkeit für festen und gasförmigen Brennstoff. Fig. 5 shows a longitudinal section through a burner nozzle with additional supply option for solid and gaseous fuel.

In Fig. 1 erkennt man an der Spitze eines äußeren Brennerrohres 5′′, welches gleichzeitig die äußere Begrenzung eines Zufuhrka nals 5′ für vorwiegend axial strömende Primärluft ist, eine Brennerdüse 1. Am anderen Ende des Außenrohres 5′′ sind verschie dene Zufuhreinrichtungen angeschlossen bzw. angeflanscht. Die Zufuhr von Axialluft erfolgt durch ein Rohr 25, die Zufuhr von Dralluft durch ein Rohr 24, wobei diese beiden Primärluftanteile über Ventile 45 bzw. 44 getrennt einstellbar und mit der gleichen Primärlufthauptleitung verbunden sind. Von dieser Primärlufthauptleitung zweigt am hinteren Ende des in Fig. 1 dargestellten Brenners in ein Rohr, welches das Mantelrohr für den Düsenstock 10′ konzentrisch umgibt, eine Zweigleitung 22 ab, deren Zufuhr über ein Ventil 42 eingestellt werden kann.In Fig. 1 can be seen at the tip of an outer burner tube 5 '', which is also the outer boundary of a feed channel 5 'for predominantly axially flowing primary air, a burner nozzle 1st At the other end of the outer tube 5 '' various supply devices are connected or flanged. The supply of axial air takes place through a pipe 25 , the supply of swirl air through a pipe 24 , these two primary air components being adjustable separately via valves 45 and 44 and being connected to the same primary air main line. From this primary air main line branches at the rear end of the burner shown in Fig. 1 in a tube which surrounds the casing tube for the nozzle block 10 'concentrically, a branch line 22 , the supply of which can be adjusted via a valve 42 .

Hierdurch strömt ein kleiner Teil von Primärluft durch den Kanal 11′ und die Öffnungen 13 in den Kernbereich der Flamme. Durch die Leitung 21 wird zentral Öl zur Brennerdüse 1 geführt. Ein Rohr 23 ist für die Zufuhr festen, pulverförmigen Brennstoffes, im allgemeinen Kohlenstaub, vorgesehen, wobei das Rohr 23 mit dem in den Fig. 3 und 5 erkennbaren ringförmigen Kanal 15′ verbunden ist.As a result, a small part of primary air flows through the channel 11 'and the openings 13 in the core area of the flame. Oil is fed through line 21 centrally to the burner nozzle 1 . A tube 23 is provided for the supply of solid, powdered fuel, generally coal dust, the tube 23 being connected to the annular channel 15 'shown in FIGS. 3 and 5'.

Die konzentrisch ineinandergeschachtelten Rohre 10′′, 11′′, 4′′, 5′′, 15′′ und 19′′ weisen unterschiedliche Längen auf, wobei die weiter innen liegenden Rohre über das zunächst außen liegende hinausragen, so daß, wie in Fig. 1 erkennbar, Verstelleinrich tungen 33, 34 und 35 vorgesehen werden können, die eine relative axiale Verschiebung der Rohre zueinander erlauben. Zu diesem Zweck sind die einzelnen Rohre über Wellschläuche miteinander verbunden.The concentrically nested tubes 10 '', 11 '', 4 '', 5 '', 15 '' and 19 '' have different lengths, with the inner tubes protruding beyond the initially outer, so that, as in Fig. 1 recognizable, Verstelleinrich lines 33 , 34 and 35 can be provided, which allow a relative axial displacement of the tubes to each other. For this purpose, the individual pipes are connected to each other via corrugated hoses.

Eine Kontrolleinheit 30 dient der Überwachung und Steuerung der Primärluftströme.A control unit 30 is used to monitor and control the primary air flows.

Fig. 2 zeigt eine Brennerdüse im Längsschnitt und in der Draufsicht von vorn, welche ausschließlich für den Betrieb mit zentral zugeführtem Brennstoff, z. B. Öl, vorgesehen ist. Fig. 2 shows a burner nozzle in longitudinal section and in plan view from the front, which is used exclusively for operation with centrally supplied fuel, for. B. oil is provided.

Durch den auf der Spitze des Mantelrohres 10′ für den Düsen stock, für Öl vorgesehenen Flammenhalter 3, der in radialer Richtung über die Düsenöffnung 10 beträchtlich hinausragt, ist gewährleistet, daß der nächstfolgende ringförmige Zufuhrkanal 4′ bzw. dessen Öffnung 4 erst in erheblichem radialen Abstand zu der zentralen Öffnung 2 des Flammenhalters 3 mündet. In dem dargestellten Beispiel beträgt der radiale Abstand D der ringförmigen Öffnung 4 von der Achse des Brenners mehr als das Dreifache des Durchmessers d der Öffnung 2. Die entsprechenden Abstände sind in Fig. 4 verdeutlicht, wo das Größenverhältnis D/d noch ausgeprägter ist.By on the tip of the casing tube 10 'for the nozzle stock, provided for oil flame holder 3 , which projects considerably in the radial direction over the nozzle opening 10 , it is ensured that the next annular feed channel 4 ' or its opening 4 only in considerable radial Distance to the central opening 2 of the flame holder 3 opens. In the example shown, the radial distance D of the annular opening 4 from the axis of the burner is more than three times the diameter d of the opening 2 . The corresponding distances are illustrated in Fig. 4, where the size ratio D / d is even more pronounced.

Als toter Kernbereich 20 wird im wesentlichen der Bereich vor dem Flammenhalter angesehen, welcher außerhalb des zentralen Brennstoffstromes und deutlich innerhalb der Hauptprimärluftzu fuhr aus den ringförmigen Öffnungen 4 und 5 liegt. Dieser Bereich kann sich in axialer Richtung um ein Mehrfaches des Durchmessers des Flammenhalters erstrecken. Eine ausreichende Durchmischung von Primärluft und Brennstoff zur Flammenbildung tritt erst außerhalb dieses Kernbereiches auf. Der Flammenhalter 3 hat an ihrem äußeren Flanschteil Blenden 12, welche den aus den Öffnungen 13 austretenden geringen Anteil von Primärluft leiten.The dead core area 20 is essentially the area in front of the flame holder which lies outside the central fuel stream and clearly inside the main primary air supply from the annular openings 4 and 5 . This area can extend in the axial direction by a multiple of the diameter of the flame holder. Adequate mixing of primary air and fuel for flame formation only occurs outside this core area. The flame holder 3 has, on its outer flange part, diaphragms 12 which guide the small proportion of primary air emerging from the openings 13 .

Der äußere Zufuhrkanal 5′ hat an seinem Endabschnitt konisch nach außen divergierende Wandabschnitte 6. Im Bereich dieser Wandabschnitte 6 sind aneinanderliegende, im Längsschnitt in etwa dreieckförmige Blenden 6′ vorgesehen, deren aneinanderlie gende Seitenteile denselben radialen Abstand zur Achse des Brenners haben, wie die Außenwand des Kanals 5′. Auf diese Weise läßt sich das Rohr 4′′ relativ zum Rohr 5′′ verschieben, ohne daß die Funktion der Blenden 6′ hierdurch beeinträchtigt wird. Man erkennt in Fig. 2b die Blenden 6′ in der Draufsicht auf ihre Vorderkanten. Die Blenden 6′ können jedoch auch in Umfangsrich tung so breit ausgeführt sein, daß sie den zwischen den in Fig. 2b dargestellten Kanälen 5 liegenden Teilen entsprechen. Diese Teile können auch als geschlossene Kanäle 5 angesehen werden.The outer supply channel 5 'has at its end portion conically diverging wall sections 6th In the area of these wall sections 6 are adjacent, in longitudinal section in approximately triangular diaphragms 6 'are provided, the side parts of each other lowing the same radial distance from the axis of the burner as the outer wall of the channel 5 '. In this way, the tube 4 '' can be moved relative to the tube 5 '' without the function of the diaphragms 6 'being affected thereby. It can be seen in Fig. 2b, the panels 6 'in the plan view of their front edges. The diaphragms 6 ', however, can be made so wide in the circumferential direction that they correspond to the parts lying between the channels 5 shown in Fig. 2b. These parts can also be regarded as closed channels 5 .

Im Zufuhrkanal 4′ ist vor dem konischen Endabschnitt eine Dralleinrichtung 14 vorgesehen, welche im wesentlichen aus geneigt zur Achse des Brenners verlaufenden Leitblechen besteht.In the feed channel 4 ', a swirl device 14 is provided in front of the conical end portion, which consists essentially of guide plates inclined to the axis of the burner.

Durch axiale Verschiebung des Rohres 11′′ relativ zum Rohr 4′ läßt sich der Abstand der konischen Wandabschnitte 7 des Kanals 4′ variieren, so daß hierdurch der Querschnitt des Kanals 4′ geändert werden kann. Der Endabschnitt des Kanals 4′ im Bereich der Öffnung 4 ist jedoch wieder zylindrisch, um eine divergente Strömung der austretenden Dralluft zu vermeiden.By axial displacement of the tube 11 '' relative to the tube 4 ', the distance between the conical wall sections 7 of the channel 4 ' can vary, so that this allows the cross section of the channel 4 'to be changed. The end portion of the channel 4 'in the region of the opening 4 is again cylindrical to avoid a divergent flow of the swirl air emerging.

In analoger Weise sorgt der in axialer Richtung überstehende Rand 8 für die Ausrichtung des Axialluftstromes, der so in Verbindung mit der Ausrichtung und Beschleunigung der Axialluft in den Kanälen 5 für einen stabilen, gleichmäßigen und weitrei chenden Axialluftstrom sorgt.In an analogous manner, the edge 8 protruding in the axial direction ensures the alignment of the axial air flow, which in combination with the alignment and acceleration of the axial air in the channels 5 thus ensures a stable, uniform and extensive axial air flow.

Die Ausführungsform der Brennerdüse gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform im wesentlichen durch den zusätzlich zwischen Flammenhalter und primärem Dralluftstrom vorgesehenen Kanal 15′ für feste, pulverförmige Brennstoffe. Hierbei handelt es sich im allgemei nen um Kohlenstaub, der von einem Trägergas, z. B. Luft, in den Brenner transportiert wird. Wegen der verschleißenden Eigen schaften derartiger fester Brennstoffe ist der Endbereich des Kanales 15′ nur schwach konisch ausgeführt, um einen möglichst ungehinderten Durchtritt des festen Brennstoffes durch die ringförmige Öffnung 15 zu ermöglichen.The embodiment of the burner nozzle according to FIG. 3 differs from the embodiment shown in FIG. 2 essentially by the channel 15 'additionally provided between flame holder and primary swirl air flow for solid, powdery fuels. These are generally coal dust from a carrier gas, e.g. B. air is transported into the burner. Because of the abrasive properties of such solid fuels, the end region of the channel 15 'is only slightly conical in order to allow the solid fuel to pass through the annular opening 15 as freely as possible.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist anstelle dieses Kanals 15′ für festen Brennstoff ein weiterer Kanal 19′ für einen gasförmigen Brennstoff vorgesehen, dessen Endabschnitt in ähnlicher Weise konisch ausgeführt werden kann, wie der Kanal 4′ und der auch eine Einrichtung aufweisen kann, um dem ausströmen den Gas einen Drall mitzugeben. Auch hier ist wiederum der Endabschnitt des Kanales 19′ im Bereich der Öffnung 19 zylin drisch ausgeführt, um eine Divergenz des ausströmenden, gasför migen Brennstoffes zu vermeiden.In the embodiment according to FIG. 4 ', a further channel 19 for solid fuel' for a gaseous fuel, instead of this channel 15 is provided, the end portion can be conical in a manner similar to that can also include means, the channel 4 ', and, to give the gas a twist. Again, the end portion of the channel 19 'in the area of the opening 19 is designed cylin drisch to avoid divergence of the outflowing, gaseous fuel.

In Fig. 5 ist schließlich eine Ausführungsform dargestellt, welche sowohl einen Zufuhrkanal 15′ für feste Brennstoffe als auch einen Kanal 19′ für gasförmige Brennstoffe aufweist. Wiederum sind erst radial außerhalb dieser beiden Brennstoffka näle die Kanäle 4′ und 5′ für den Hauptprimärluftanteil in Form von Drall- und Axialluft vorgesehen. Auch der radial innen liegende Rand der Öffnung 15, durch welchen ja in Form von Trägergas für feste Brennstoffe ein erheblicher Teil der Primärluft in den Brenner einströmen kann, ist noch um einen Abstand D′ von der Achse des Brenners entfernt, der mehr als das Doppelte des Radius d der Öffnung 2 des Flammenhalters 3 beträgt, so daß auf jeden Fall ein ausreichend großer toter Kernbereich der Flamme des Brenners gewährleistet ist, der die vorteilhaften Eigenschaften der vorliegenden Erfindung mit sich bringt.In Fig. 5, an embodiment is finally shown, which has both a feed channel 15 'for solid fuels and a channel 19 ' for gaseous fuels. Again, the channels 4 'and 5 ' are provided for the main primary air portion in the form of swirl and axial air only radially outside of these two fuel channels. Also the radially inner edge of the opening 15 , through which a significant part of the primary air can flow into the burner in the form of carrier gas for solid fuels, is still a distance D 'from the axis of the burner, more than double of the radius d of the opening 2 of the flame holder 3 , so that a sufficiently large dead core area of the flame of the burner is guaranteed in any case, which brings the advantageous properties of the present invention with it.

Durch diese Erfindung sind damit ein Brenner und allgemein ein Verfahren zum Betreiben eines Brenners für Drehrohröfen geschaf fen worden, die einen verringerten Pimärluftanteil und einen größeren Regelbereich des Brenners ermöglichen, was zu einem geringeren Energieverbrauch führt und wodurch auch die Bildung umweltschädlicher Stickoxide vermindert wird.By this invention are thus a burner and generally one Process for operating a burner for rotary kilns which have a reduced proportion of primary air and a allow wider control range of the burner, resulting in a leads to lower energy consumption and thus also education environmentally harmful nitrogen oxides is reduced.

Claims

1. A method for operating a burner for rotary kilns, in which concentric fuels and primary air are supplied, characterized in that directly around a central fuel supply ( 2 ) and / or radially within a ring-shaped fuel supply ( 15 , 19 ) a dead core area ( 20 ) is provided, in which at most a small proportion of the primary air is led.

2. The method according to claim 1, characterized in that the portion of primary air guided in the core region ( 20 ) is below 20%, preferably below 10% of the total primary air, including any air as carrier gas for solid fuels.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that separated from a primary air supply in the core region ( 20 ) at least two further primary air flows ( 4 ', 5 ') are supplied, one of which is essentially axial, and the other to a considerable extent has flow components in the circumferential direction.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized records that the proportion of primary air in the total Combustion air is 2 to 10%, preferably less than 6%.

5. Burner for a rotary kiln with a burner nozzle ( 1 ) with concentrically arranged feeds for fuel ( 10 ', 15 ', 19 ') and primary air as axial air ( 5 ') and as swirl air ( 4 '), characterized marked that the supply openings ( 4 , 5 ) for swirl and axial air are arranged substantially radially outside of the fuel feed openings ( 10 , 15 , 19 ) and that the minimum radial distance of the outlet openings ( 4 , 5 ) for the main part of the swirl and axial air supplied primary air from the center of the burner nozzle ( 1 ) is at least twice the radius of a central opening ( 2 ) of a flame holder ( 3 ).

6. Burner according to claim 5, characterized in that radially inside the feed openings ( 4 , 5 ) for swirl and axial air and outside of the flame sleeve ( 3 ) a cross-sectionally annular feed opening ( 15 , 19 ) is provided for solid and / or gaseous fuel is.

7. Burner according to claim 5 or 6, characterized in that the flame holder ( 3 ) is provided at the front end of a central nozzle assembly for oil.

8. Burner according to one of claims 5 to 7, characterized in that outside the central opening ( 2 ) in the flame holder ( 3 ) openings ( 13 ) are provided for the inflow of a small part of the primary air.

9. Burner according to one of claims 5 to 8, characterized in that the supply opening ( 5 ) for axial air is located radially outermost and has an axially projecting outer edge ( 8 ).

10. Burner according to one of claims 5 to 9, characterized in that the annular feed channels have conical wall sections ( 6 , 7 , 16 , 17 ) in front of their outlet openings ( 4 , 5 , 15 , 19 ), the wall sections being axially relative to one another are movable.

11. Burner according to claim 10, characterized in that between the conical wall sections and the annular outlet openings at least for part of the annular feed channels, a cylindrical end portion ( 9 ) is provided on at least one wall ( 6 , 7 , 16 , 17 ) of the respective feed channel is.

12. Burner according to one of claims 9 to 11, characterized in that the annular channel ( 5 ') for axial air in the cone region ( 6 ) orifices ( 6 ') for the supply and axial alignment of primary air in separate, arranged in a ring and themselves has substantially axially extending channels.

13. Burner according to claim 12, characterized in that the cross section of the annular opening ( 5 ) for axial air or the corresponding annular channels is at least partially closed or closable.

14. The apparatus of claim 12 or 13, characterized in that the sum of the free cross sections of the Axialluftka channels is substantially smaller than the cross section of the annular feed ( 5 ') for the predominantly axially flowing primary air.

15. Burner according to one of claims 5 to 14, characterized in that the flame holder ( 3 ) relative to the outlet openings ( 4 , 5 , 15 , 19 ) for swirl air, axial air and / or solid or gaseous fuels set back in the axial direction is.