DE4301911C2

DE4301911C2 - Vergasungsbrenner für pulverisierten Festbrennstoff und Verbrennungsverfahren

Info

Publication number: DE4301911C2
Application number: DE4301911A
Authority: DE
Inventors: Nobumasa Kemori; Kimiaki Utsunomiya; Hitoshi Takano; Keiji Fujita
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1992-01-24
Filing date: 1993-01-25
Publication date: 1998-01-29
Anticipated expiration: 2013-01-26
Also published as: CA2087878A1; CA2087878C; ITMI930108A1; AU648454B2; AU3202293A; DE4301911A1; JP2697454B2; US5355814A; GB2263544B; KR100225388B1; KR930016713A; IT1263810B; GB9301419D0; GB2263544A; ITMI930108A0; JPH05203113A

Description

Die Erfindung betrifft einen Vergasungsbrenner für pulverisierte Festbrennstoffe, wie er für eine Reduktions-Schmelzvorrichtung oder einen Schmelzofen für Eisen und NE-Metalle als Quelle für Reduktionsgas und Wärme dienen kann.

Bei den meisten ISP-Verfahren (Imperial Smelting Process) des pyrometallurgischen Zinkschmelzens wird Zinksulfidkonzentrat geröstet, und die durch das Rösten erhaltenen Sinterstücke werden zusammen mit dem großstückigen Koks in den Schmelzofen eingebracht. Das Zink wird ausgedampft, so daß ein den Zink dampf enthaltendes Reduktionsgas erhalten wird. Der in diesem Gas enthaltene Zinkdampf wird von einem Spritzbleikondensator absorbiert und zurückgewonnen, um Rohzink zu erhalten.

Im Vergleich zu anderen pyrometallurgischen Schmelzverfahren hat dieses ISP-Verfahren den Vorteil, daß gleichzeitig Blei und Zink verarbeitet werden können, es sich also um ein sehr kostengünstiges Verfahren handelt.

Aufgrund der in jüngster Zeit stattfindenden Kostenverringe rungen hat sich jedoch die Kostengünstigkeit dieses ISP-Ver fahren stark relativiert. Der Grund sind die hohen Kosten für den Stück-Koks.

Andererseits ist in Ländern wie Japan, in denen die Ko sten für elektrische Energie hoch sind, hydrometallurgisches Schmelzen ebenfalls unvorteilhaft.

Um also den Kostenfaktor des ISP-Verfahrens zu verbessern, wurden zahlreiche Verbesserungen des pyrometallurgischen Schmelzverfahrens vorgeschlagen und untersucht.

Eine der am meisten versprechenden Vorschläge in dieser Richtung ist in der JP-Patentveröffentlichung (SHOWA 61-28004 "Ein spritzschmelzen von Zink-Rösterz") enthalten. Bei diesem Ver fahren werden vorab Schlacke mit einem Fe-SiO₂-Verhältnis in der Nähe von demjenigen des Zinkkonzentrats und ein Edelme tall in den Ofen eingebracht, und das geröstete pulverisierte Zinkkonzentrat, ein Reduktionsmittel und stark mit Sauerstoff angereichterte Luft werden durch eine Lanze in das Schmelzbad geblasen. Als Reduktionsmittel wird pulverisierter Koks und/oder feiner Kohlenstoff verwendet. Im Vergleich zu dem ISP-Ver fahren lassen sich die Betriebskosten stark reduzieren, weil pulverisierter Koks und/oder feiner Kohlenstoff anstelle von Stück-Koks verwendet werden.

Da bei diesem Verfahren jedoch die Verweilzeit des pulveri sierten Koks innerhalb des Ofens sehr kurz ist, ist ungeach tet der Frage, wie klein der Korndurchmesser des pulverisierten Koks im Vergleich zu dem Stück-Koks ist, die wirksame Ausnutzung des pulverisierten Koks, mit anderen Worten, die Vergasungsrate, welche angibt, wieviel Kohlenstoff verbrennt und zu Gas wird, im Vergleich zu dem ISP-Verfahren wesentlich schlechter. Als Folge wird eine große Menge nicht-verbrannten pulverisierten Koks auf den Nachverarbeitungskondensator verstreut, was eine Kondensation des Zinks verhindert. Aus diesem Grund wird die Gewinnungsrate von Zink herabgesetzt.

Es wurden zwei Erfindungen vorgeschlagen, um diesem Problem zu begegnen. Sie sind in den japanischen Patent-Erstveröf fentlichungen Nr. Sho 62-80234 und Hei-1-129933 offenbart. Diese beiden Erfindungen beziehen sich beide auf das Lanzen- Einblasverfahren.

Die in der japanischen Patent-Erstveröffentlichung Nr. Sho 62-80234 beschriebene Erfindung macht Gebrauch von einer Dop pelrohrkonstruktion für die Lanze mit Außen- und Innenrohren. Durch das Innenrohr wird Feinkoks zugeführt, und sauerstoff haltiges Gas, z. B. reiner Sauerstoff oder mit Sauer stoff angereichterte Luft, wird durch das Außenrohr geleitet, und der Feinkoks und das Verbrennungsgas werden in dem Misch abschnitt an der Spitze der Lanze gemischt.

Die in der japanischen Patent-Erstveröffentlichung Nr. Hei 1-129933 beschriebene Erfindung verwendet eine mittig angeord nete Zink-Rösterz-Zuführdüse, und um diese mittige Zink-Röst erz-Zuführdüse herum sind mehrere Zuführdüsen zum Mischen und Austragen des Feinkoks und des Verbrennungsgases angeordnet.

Diese beiden Erfindungen sind gekennzeichnet durch den Misch abschnitt, welcher sich in dem schmalen Abschnitt des Düsen- Spitzenabschnitts befindet, wo der Feinkoks unter das Ver brennungsgas gemischt wird, während nach dem Mischen das Ge misch aus der Auslaßöffnung der Düse, bei annähernd Schall geschwindigkeit, in den Ofen ausgetragen wird.

Die Verwendung der Lanze, wie sie in den beiden vorerwähnten Veröffentlichungen beschrieben ist, verbessert die Verga sungsrate des Feinkokses bis zu einem gewissen Maß. Im Ver lauf der Zeit jedoch zeigen beide Verfahren eine steile Ab nahme der Vergasungsrate, und auch die Zinkgewinnungsrate nimmt stark ab. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Aus traggeschwindigkeit so hoch ist, daß die Spitze des Brenners durch den Feinkoks sehr rasch verschleißt und mithin der Mischzustand des Feinkokses und des sauerstoffhaltigen Gases aufgrund einer Abnahme der Vergasungsrate und Verbrennbarkeit schlecht wird.

Außerdem wird der gemäß den erwähnten Erfindungen unter Ver wendung einer Lanze eingeblasene Feinkoks in einem sauer stoffarmen Zustand im Inneren des Ofens vergast, und weil die Ofentemperatur unterhalb von 1500°C gehalten wird, um die Ziegel des Ofens zu schützen, ergibt sich eine Grenze dafür, wie weit die Vergasungsrate des Feinkokses verbessert werden kann, unabhängig davon, wie gut der Feinkoks und das sauer stoffhaltige Gas gemischt sind. Dies hat folgenden Grund:
Bekanntlich wird in einem sauerstoffarmen Zustand Kohlenstoff als Hauptbestandteil des Feinkokses gemäß folgenden Gleichun gen vergast

C(s) + O₂(g) = CO₂(g) (6)

C(s) + CO₂(g) = 2CO(g) (7).

In anderen Worten:
Zunächst reagiert Sauerstoff mit Kohlenstoff gemäß Gleichung (6) unter Bildung von CO₂, abhängig von der Sauerstoffmenge. Als nächstes reagiert dieses CO₂ mit dem verbliebenen Kohlen stoff gemäß Gleichung (7), wodurch CO gebildet wird. Bekannt lich handelt es sich bei der Reaktion nach Gleichung (6) um eine exotherme Reaktion, die sehr rasch abläuft, während es sich bei der Reaktion nach Gleichung (7) um eine endotherme Reaktion handelt, wobei deren Reaktionsgeschwindigkeit eine positive Korrelation bezüglich der Temperatur besitzt. Bei Temperaturen um 1500°C ist die Reaktionsgeschwindigkeit nach Gleichung (7) relativ gering, und um sämtlichen verbliebenen Kohlenstoff in CO umzuwandeln, muß der Kohlenstoff lange Zeit innerhalb des Ofens bleiben. Wenn allerdings von den oben er wähnten zwei Erfindungen Gebrauch gemacht wird, läßt sich die Zeitspanne, innerhalb der der Kohlenstoff in dem Ofen ver bleibt, nicht strecken.

Die Druckschrift DE-A 28 16 768 offenbart ein Verfahren zur Verbrennung feingemahlener Kohle, in dem die Kohle unterhalb ihres Schlackenschmelzpunktes verbrannt und um den Flammenraum herum eine hohe, den Brennstoff zündende Wärmemenge gespeichert wird.

Das Verfahren wird in einer Vorrichtung mit einem Brenner durchgeführt, für den das Verhältnis Brennerleistung/Volumen des Flammenraums 0,3 bis 0,7 MW/m³ beträgt. Dabei ist der Flammenraum zylindrisch, und das Verhältnis Durchmesser/Länge des Flammen raums beträgt 0,4 bis 0,75.

Die Druckschrift GB-A 2,099, 132 offenbart ein Verfahren zur Verbrennung pulverförmiger oder teilchenförmiger fester Brennstoffe in einem hierfür geeigneten Vergasungsbrenner. Über die geometrischen Maße des Brenners oder des Verbrennungsraums wie auch über die Geometrie des Brennstoff- oder Gasstroms sind der Druckschrift keine Angaben zu entnehmen.

Ziel der Erfindung ist es, einen Festbrennstoff-Vergasungs brenner anzugeben, der über eine lange Zeitspanne hinweg eine hohe Vergasungsrate gewährleistet.

Ziel der Erfindung ist auch, ein Verfahren zum Verbrennen pulverisierter Festbrennstoffe unter Verwendung eines Festbrennstoff-Vergasungsbrenners mit hoher Brennstoffnutzung bei anlagenschonender und energiesparender Betriebsweise des Brenners anzugeben.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Verga sungsbrenner eine Brennkammer und ein Vormischrohr mit spezi ellen Abmessungen aufweist, derart, daß ein Raum für eine Re aktion in der Nähe der Austragöffnung des Vormischrohrs um den kegelförmigen Gasstrom aus dem Vormischrohr in die Brenn kammer hinein genutzt wird.

Die Erfindung betrifft also einen Vergasungsbrenner für pulverisierten Festbrennstoff nach Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Brenners sind in den Patentansprüchen 2 bis 4 beansprucht.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Verbrennen pulverisierter Festbrennstoffe unter Verwendung von Vergasungsbrennern des nachfolgend genauer beschriebenen Aufbaus nach Patentanspruch 5. Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahrens weise ist in Patentanspruch 6 beansprucht.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teil-Querschnittsansicht einer ersten Ausfüh rungsform des erfindungsgemäßen Vergasungsbrenners;

Fig. 2 eine Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem durch das Blasen von Gas aus dem Blasrohr erzeugten kegelförmigen Gasstrom und der zylindrischen Haube veranschaulicht;

Fig. 3 eine Teil-Schnittansicht eines Beispiels einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vergasungsbren ners;

Fig. 4 eine Teil-Querschnittansicht eines weiteren Beispiels des Vergasungsbrenners nach dem zweiten Ausführungs beispiel der Erfindung;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem gemessenen m-Wert und der Vergasungsrate des pulveri sierten Koks, wenn der Vergasungsbrenner nach der er sten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht des Schmelzofens mit einem Vergasungsbrenner, benutzt zur Auffindung der in Fig. 5 dargestellten Beziehung;

Fig. 7 ein graphische Darstellung der Konzentrationsvertei lung von CO₂ und CO in radialer Richtung zwischen der Mitte und der Wand des Reaktionsturms, ermittelt mit Hilfe der Beispiele nach der ersten Ausführungsform der Erfindung.

Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung enthält ein Ver gasungsbrenner eine Verbrennungskammer mit einer Decke, in deren Mitte ein Loch ausgebildet ist, und ein Vormischrohr mit einer seitlich am oberen Endabschnitt des Rohrs befindli chen Düse. Am unteren Endabschnitt ist das Rohr mit dem in der Decke der Verbrennungskammer befindlichen Loch ausgerich tet. Das Vormischrohr und die Brennkammer sind konzentrisch, und die Horizontalebene, welche durch die untere Stirnseite des Vormischrohrs, sowie die Unterseite der Kammerdecke defi niert wird, bildet etwa einen rechten Winkel mit der Mittel achse des Vormischrohrs. Der Innendurchmesser des Vormisch rohrs beträgt d mm, der Abstand von dem Punkt, an dem sich die Mittelachsen der Düse und des Vormischrohrs schneiden, zu dem unteren Ende des Vormischrohrs beträgt l mm, und der Innendurchmesser der Brennkammer beträgt D mm bei einer Länge von L mm, wobei l 5d ist und der Winkel α gemäß nach stehender Gleichung (8) 5° bis 20° beträgt. Noch günstiger ist es, wenn der Wert A gemäß nachstehender Gleichung (9) zwischen 0 mm und 100 mm liegt. Ferner ist es wünschenswert, zumindest entweder die Brennkammer oder das Vormischrohr mit einem was sergekühlten Mantel zu versehen.

tan α = {(D - d)/2}/L (8)

tan 12° = {(D - d)/2 - A}/L (9)

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung befindet sich mindestens ein Nebenmischrohr an der Decke der Brennkammer des Vergasungs brenners für pulverisierten Festbrennstoff nach der ersten Ausführungsform der Erfindung. Es ist wünschenswert, mehrere Nebenmischrohre in gleichen Abständen um das Vormischrohr herum anzuordnen, und zwar zwischen dem Außenumfang der Brennkammer und dem Vormischrohr, so daß sie einen konzentri schen Kreis bezüglich des Vormischrohrs bilden.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Verbrennen pulverisierter Festbrennstoffe unter Verwendung des Vergasungsbrenners für pulverisierten Fest brennstoff gemäß der zweiten Erfindung sowie eines sauerstoff haltigen Gases, wie zum Beispiel Sauerstoff an sich, Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft, wobei das Verfahren da durch gekennzeichnet ist, daß der Wert des Sauerstoffverhält nisses m in dem Vormischrohr, ermittelt gemäß Gleichung (10), größer ist, als das nach Gleichung (10) ermittelte Sauer stoffverhältnis in den Nebenmischrohren. Vorzugsweise liegt das Sauerstoffverhältnis m in dem Vormischrohr zwischen 0,9 und 1,0. Außerdem ist es zu bevorzugen, das meiste des sau erstoffhaltigen Gases in das Vormischrohr zu leiten und pul verisierten Festbrennstoff dem Vormischrohr derart zuzufüh ren, daß das Sauerstoffverhältnis in dem Vormischrohr zwi schen 0,9 und 1,0 liegt, während das übrige sauerstoffhaltige Gas und der übrige pulverisierte Festbrennstoff den Neben mischrohren zugeleitet werden.

m = (Menge des tatsächlich zugeführten Sauerstoffs)/(Menge desjenigen Sauerstoffs, der für die vollständige Verbrennung des dem jeweiligen Mischrohr zugeführten Brennstoffs erforderlich ist) (10).

Wenn ein Blasrohr verwendet wird, um Gas in den Ofen auszu tragen, bildet das ausgeblasene Gas im allgemeinen einen ke gelförmigen Gasstrom. Der Raum in der Nähe des Blasrohrs oberhalb der Kegeloberfläche des Gasstroms wird nicht für die Reaktion genutzt und trägt in keiner Weise zur Reaktion bei. Indem man aber eine zylindrische Haube über diesen kegelför migen Strom bringt, ist es möglich, das Gas dazu zu bringen, in den von der Haube und der von dem Gasstrom gebildeten Ke geloberfläche gebildeten Raum zu rezirkulieren. Aus diesem Grund ist es möglich, die Zeitspanne zu verlängern, innerhalb der das Gas tatsächlich in dem Ofen verbleibt. Die Erfinder haben sich diesen speziellen erfindungsgemäßen Mechanismus zu Nutze gemacht.

Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der Er findung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den Vergasungsbrenner nach einer ersten Ausfüh rungsform der Erfindung. Der Brenner enthält eine Brennkammer 13 mit einer Kammerdecke 12, in deren Mitte ein Loch 11 aus gebildet ist. In das Loch 11 paßt ein Vormischrohr 16 mit einer Düse 15 in deren oberem Abschnitt 14. Das Vormischrohr 16 und die Brennkammer 13 sind konzentrisch angeordnet, und die Horizontalebene 19, welche das untere Ende 17 des Vor mischrohrs 16 und die Unterseite 18 der Kammerdecke 12 um faßt, bildet rechte Winkel bezüglich der Mittelachse 20 der Vormischrohrs 16. Brennkammer 13 und Vormischrohr 16 sind bevorzugt zylindrisch.

In der Brennkammer 13 und dem Bodenabschnitt der Kammerdecke 12 bzw. des Vormischrohrs 16 befinden sich wassergekühlte Mäntel 21a, 21b bzw. 21c. Der Innendurchmesser d des Vor mischrohrs 16 beträgt 100 mm, der Abschnitt l von dem Punkt, an dem sich die Mittelachse 22 der Düse im oberen Ab schnitt 14 der Vormischrohrs und die Mittelachse 20 des Vor mischrohrs 16 schneiden, bis zum unteren Ende 17 des Vor mischrohrs 16 beträgt 1000 mm, der Innendurchmesser D der Brennkammer 13 beträgt 500 mm, ihre Länge L beträgt 600 mm. Weiterhin beträgt der gemäß obiger Gleichung 8 berechnete Winkel α 18,4° und der gemäß Gleichung 9 erhaltene Wert A beträgt 70 mm. Der Wert A gemäß Gleichung 9 ist ein Para meter, welcher den Abstand zwischen der Kegeloberfläche des Gas stroms und der Seitenwand der Brennkammer 13 an ihrem unteren Ende angibt. Wenn der oben erläuterte Vergasungsbrenner zum Einsatz gelangt, strömt Kühlwasser durch die wassergekühlte Mäntel 21a, 21b und 21c, und Luft als Träger dient zum Ein blasen des pulverisierten Festbrennstoffs in das Vormischrohr 16 von dem oberen Ende 24 des Rohrs 16 aus. Industriesauer stoff wird als sauerstoffhaltiges Gas aus der Düse 15 gebla sen. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, werden rezirkulierende Strö me 35 von Verbrennungsgas im Inneren der Brennkammer 13 ge bildet.

Mit anderen Worten: Wenn ein Blasrohr zum Ausbringen von Gas in den Ofen verwendet wird, bildet der Gasstrom des einge blasenen Gases eine Kegelform, wie durch das Bezugszeichen 32 in Fig. 2 angedeutet ist. Der Raum in der Nähe des Blasrohrs oberhalb der Kegelfläche 33 des Gasstroms 32 ist eine Totzone und trägt in keiner Weise zu der Reaktion bei, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Wenn man jedoch um diesen kegelförmigen Gas strom 32 herum eine zylindrische Haube 31 anordnet, ist es möglich, rezirkulierende Strömungen 35 in dem Raum 34 zu er zeugen, welcher von der Haube 31 und der Kegeloberfläche 33 des Gasstroms 32 umfaßt ist, so daß die Möglichkeit besteht, die Verweilzeit des Gases im Inneren der Brennkammer zu strecken.

Bei dem Vergasungsbrenner nach dieser ersten Ausführungsform der Erfindung läßt sich im Inneren der Brennkammer 13 eine Rezirkulation des Verbrennungsgases gemäß Fig. 2 nicht bil den, wenn die Geschwindigkeit des Gases im Inneren des Vor mischrohrs 16 gering ist. Dies ist tatsächlich aber kein Pro blem. Um ein hervorragendes Gemisch aus pulverisierten Fest brennstoff, z. B. pulverisiertem Koks oder Feinkohlenstoff und sauerstoffhaltigem Gas aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, daß die Gasgeschwindigkeit im Inneren des Vormischrohrs min desten 5 m/s oder mehr beträgt, und solange diese Bedingung erfüllt ist, werden die oben erwähnten rezirkulierenden Ströme mit Sicherheit erzeugt.

Wenn der pulverisierte Festbrennstoff und das sauerstoffhal tige Gas aus dem Vormischrohr ausgetragen oder ausgesprüht werden, sind die Sprühwinkel des pulverisierten Brennstoffs und sauerstoffhaltigen Gases in der Nähe des Endes des Vor mischrohrs annähernd gleich, und dieser Winkel variiert nor malerweise abhängig von der Austraggeschwindigkeit zwischen 10 und 40°. Wird als pulverisierter Festbrennstoff Koks ein gesetzt, muß, damit der Abrieb an der Innenfläche des Vor mischrohrs auf Grund des Koksmaterials keine Probleme ver ursacht, die maximale Gasgeschwindigkeit auf angenähert 10 m/s gehalten werden, und in diesem Fall beträgt der Sprüh winkel 24°.

Die Stärke des oben erwähnten rezirkulierenden Stroms und die Lebensdauer der Brennkammer bestimmen sich durch die Bezie hung zwischen der Fläche des kegelförmigen Gasstroms, der einen Streuwinkel von 2 α aufweist und die Lage des unteren Endes der Brennkammer. Mit anderen Worten: Der rezirkulieren den Strom wird stärker, wenn sich das untere Ende der Brennkammer mehr in den kegelförmigen Strom hinein ver schiebt, und die Lebensdauer der Brennkammer verkürzt sich. Außerdem wird der rezirkulierende Strom rasch abgeschwächt, wenn das untere Ende der Brennkammer von dem kegelförmigen Gasstrom getrennt wird, wobei sich die Lebensdauer der Brenn kammer verlängert.

Bei dieser ersten Ausführungsform der Erfindung wird der In nendurchmesser des Vormischrohrs zu d mm, der Innendurch messer der Brennkammer zu D mm und die Länge der Brennkammer zu L mm gewählt, wobei der Sprühwinkel 2α beträgt. Die Werte d, D und L werden zu Erfüllung der obigen Gleichung (8) bei einem Winkel α zwischen 5 und 20° ausgewählt, weil der Ver gasungsbrenner mit diesen Werten eine gute Vergasungsrate des pulverisierten Festbrennstoffs bei guter Beständigkeit der Brennkammer aufweist.

Die maximale Gasgeschwindigkeit, die möglich ist, damit der Abrieb im Inneren des Vormischrohrs kein Problem darstellt, hängt ab von der Art des pulverisierten Festbrennstoffs sowie der Qualität des Vormischrohrs. Wird z. B. pulverisierter Koks als Festbrennstoff verwendet, beträgt die Gasgeschwindig keit angenähert 10 m/s, wobei in diesem Fall der Streuwinkel 24° beträgt. Wenn in diesem Fall d, D und L unter Verwendung der obigen Gleichung 9 so gewählt werden, daß der Wert A zwi schen 0 und 100 mm liegt, ist dies noch wirksamer bei der Erhöhung der Lebensdauer der Brennkammer.

Die Abmessungen d, D und L werden in der nachstehend geschil derten Weise festgelegt.

Zunächst wird das Gesamtvolumen der den pulverisierten Fest brennstoff tragenden Luft und des sauerstoffhaltigen Gases mit W angenommen, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Ga ses V so ausgewählt wird, daß im Inneren des Vormischrohres kein Abrieb erfolgt, wobei aus der Gleichung W/V = d²/4π(mm) der Wert d ermittelt wird. Als nächstes wird unter Verwendung der Gleichungen (6) und (7) die Menge des erzeugten sauerstoff haltigen Gases W′ sowie die Temperatur T (absolute Tempera tur) des sauerstoffhaltigen Gases abgeschätzt, und unter Ver wendung von t als der gewünschten Zeit, innerhalb der das Gas in der Brennkammer verbleibt, erhält man die nachstehende Gleichung (11)

D² L/4 π = W′ Tt/273 (11).

Dann werden mit den Gleichungen (8) und (11) die Werte D und L sowie der Wert d bestimmt, so daß der Winkel α nach Gleichung (8) zwischen 5 und 20° liegt. Als nächstes werden unter Verwen dung der ermittelten Werte von D und L und unter Verwendung der Gleichung (9) D und L derart gewählt, daß der Wert vom A zwischen 0 und 100 mm liegt.

Normalerweise liegt die Temperatur T zwischen 2470 K und 2770 K. Deshalb ist es notwendig, wassergekühlte Mäntel zumindest in der Brennkammer und in der Decke der Kammer anzuordnen. Wenn außerdem stark mit Sauerstoff angereicherte Luft als sauerstoffhaltiges Gas verwendet wird, ist es möglich, daß die Verbrennungsreaktion in dem unteren Abschnitt des Vor mischrohrs stattfindet. In diesem Fall ist es am besten, wenn auch in dem unteren Abschnitt des Vormischrohrs ein wasserge kühlter Mantel vorhanden ist.

Das Mischen des pulverisierten Festbrennstoffs und des Ver brennungsgases ihm Inneren des Vormischrohrs ist ein beträcht licher Faktor bei der Erhöhung der Vergasungsrate. Es gibt zwei Verfahren, die zum Erreichen dieses Ziels möglich sind.

Nach dem ersten Verfahren wird die Gasgeschwindigkeit erhöht. Nach dem anderen Verfahren wird die Verweilzeit des Brenn stoffs und des Gases in dem Vormischrohr verlängert.

Da das Erhöhen der Gasgeschwindigkeit die Lebensdauer des Vormischrohrs spürbar verringert, sind Grenzen vorhanden, bis zu denen dieses Verfahren eingesetzt werden kann. Erfindungs gemäß wird deshalb ein gutes Gemisch aus pulverisiertem Fest brennstoff und sauerstoffhaltigem Gas durch folgenden Prozeß im Inneren des Vormischrohrs aufrechterhalten. Die Zeit, in der sich in dem Vormischrohr sauerstoffhaltiges Gas und pul verisierter Festbrennstoff befinden, wird ausreichend lang gehalten, indem l 5 d gehalten wird, wobei l mm der Abstand von dem Punkt, wo sich die Mittelachsen des Vor mischrohrs und der Düse schneiden, zu dem unteren Ende des Vormischrohrs ist.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist es, solange die Bedingung L 5 d erfüllt ist, mit anderen Worten, 5 d l ist, möglich, eine gleichförmige Gasgeschwindigkeit, Gas stromdichte und eine gleichmäßige Verteilung des pulverisier ten Festbrennstoffs in dem gesamten seitlichen Querschnitt des Vormischrohrs zu erhalten. Aus diesem Grund fällt die Mitte des in die Brennkammer eingeblasenen Gasstroms zusammen mit der Mitte der Brennkammer, und es gibt keine Versetzung, so daß kein lokaler Verschleiß der Wände der Brennkammer durch den Angriff des erzeugten, aus der Mitte heraus ver setzten oder gedrifteten Reaktionsgases stattfindet.

Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Fig. 3 und 4 zeigen beide eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Sowohl Fig. 3 als auch Fig. 4 ist eine Quer schnittansicht eines Vergasungsbrenners, der außerdem zwei Nebenmischrohre 25a und 25b enthält, die in der Decke 12 der Verbrennungskammer des Vergasungsbrenners um das Vormischrohr 16 herum angeordnet sind, so daß ein konzentrischer Kreis mit dem Vormischrohr 16 definiert wird.

Gemäß Fig. 3 weisen die Blasrichtungen der Nebenmischrohre 25a und 25b im wesentlichen in die gleiche Richtung, mithin parallel zur Blasrichtung des Vormischrohrs 16. In Fig. 4 sind die Blasrichtungen der Nebenmischrohre 25a und 25b in Richtung auf die Mittelachse 20 der Blasrichtung des Vor mischrohres 16 gerichtet.

Die Anordnung dieser Nebenmischrohre bei der zweiten Ausfüh rungsform der Erfindung hat den Zweck, die Ausnutzung des un genutzten Raums oder der Totzone durch den rezirkulierenden Strom, der bei der ersten Ausführungsform vorhanden ist, wei ter zu verbessern. Mit anderen Worten: Bei der ersten Ausfüh rungsform der Erfindung hängt die Stärke des Rezirkulations stroms hauptsächlich von den Abmessungen des Vormischrohrs und der Verbrennungskammer ab, außerdem von der Austragge schwindigkeit aus dem Vormischrohr. Daher ist es wegen Ände rungen in den Betriebszuständen schwierig, einen optimalen Zustand kostant aufrecht zu erhalten.

Bei dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung haben die Nebenmischrohre den Zweck, dieses Problem zu beseitigen, und indem pulverisierter Festbrennstoff allein, oder pulverisier ter Festbrennstoff und sauerstoffhaltiges Gas in den Rezirku lationsstrom eingeblasen werden, ist es möglich, den unge nutzten Raum oder die Totzone wirksamer auszunutzen, was zu den Effekten des rezirkulierenden Stroms hinzukommt.

Der Grund dafür, daß die Nebenmischrohre in der Decke der Brennkammer angeordnet sind, besteht darin, daß, wenn sie in einer Seitenwand der Brennkammer angeordnet wären, der ke gelförmige Gasstrom, der durch das Vormischrohr gebildet wird, stark aufgebrochen würde, was die Stärke des rezirku lierenden Stroms stark herabsetzen würde.

Art und Anzahl der in der Kammerdecke installierten Neben mischrohre ist nicht speziell festgelegt; die Wahl sollte aber so sein, daß die Größe des ungenutzten Raums oder der Totzone so weit wie möglich reduziert wird, ohne einen Ver schleiß oder einen Abrieb der Seitenwand der Brennkammer her vorzurufen. Der kegelförmige Gasstrom, welcher durch das Vor mischrohr gebildet wird, darf durch die Nebenmischrohre nicht aufgebrochen werden. Deshalb ist es am besten, wenn mehrere Nebenmischrohre in gleichen Abständen um das Vormischrohr herum angeordnet werden, so daß sie bezüglich des Vormisch rohrs einen konzentrischen Kreis bilden.

Als nächstes soll das Verfahren unter Verwendung des Ver gasungsbrenners gemäß der Erfindung erläutert werden.

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen den Werten von m, die für den Vergasungsbrenner nach der er sten Ausführungsform gemessen wurden, und der Vergasungsrate pulverisierten Kokses, wobei auf der Abszisse der m-Wert und auf der Ordinate die Vergasungsrate des pulverisierten Kokses aufgetragen sind.

Dieser Graph wurde durch folgende Schritte ermittelt: Ein dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechender Ver gasungsbrenner wird oben auf einem Reaktionsschacht 61 des in Fig. 6 gezeigten Ofens angeordnet; dem Vormischrohr 62 des Brenners wird über das offene Ende 63 mittels 55 Nm³/h Luft 120 kg/h pulverisierter Koks (mit einer Güte von 82% C) zuge führt, es wird eine vorbestimmte Menge Industriesauerstoff (mit einer Konzentration von 90%) durch das Ende 65 der dem oberen Seitenabschnitt des Vormischrohres 62 gelegenen Düse 64 zugeführt, die Konzentrationen von CO₂, CO und O₂ im Abgas werden mit Hilfe von (in der Figur nicht dargestellten) Meßlöchern im Aufnahmeabschnitt 66 gemessen, und dann wird die Vergasungsrate des pulverisierten Koks aus den Meßergeb nissen abgeschätzt.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, steigt mit zunehmendem m-Wert auch die Vergasungsrate an, und bei einem m-Wert von 0,95 be trägt die Vergasungsrate 100%. Der zur Erzielung einer Ver gasungsrate von 100% erforderliche m-Wert ändert sich ein we nig abhängig von der Menge des zugeführten Kokses und dem Durchsatz von mit Sauerstoff angereicherter Luft für die Ver brennung in dem sauerstoffhaltigen Gas, für sämtliche Werte jedoch erwies er sich als kleiner als 1,0.

Unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 6 wurden als näch stes 240 kg/h pulverisierter Koks (mit einer Güte von 82% C) durch das offene Ende 62 mittels 55 Nm³/h Luft in das Vor mischrohr 62 eingeleitet, und über die an der Seite des obe ren Abschnitts des Vormischrohres gelegene Düse 64 wurden 280 Nm³/h Industriesauerstoff (mit einer Konzentration von 90%) zugeleitet. Dann wurden der Brennstoff und sauerstoffhaltiges Gas vergast. Ein (in der Figur nicht dargestellter) wasserge kühlter Probenehmer wurde durch das in dem Reaktionsschacht 61 befindliche Meßloch A eingeführt, und die Konzentrationen von CO₂ und CO wurden an einer vorbestimmten Stelle innerhalb des Reaktionsschachts 61 analysiert, und die Menge von unver branntem pulverisiertem Koks, die sich auf dem Probenehmer ansammelte, wurde gemessen. Die Konzentrationsverteilung von CO₂ und CO in radialer Richtung vom Zentrum des Reaktions schachts 61 aus zur Seitenwand (Ofenwand) des Reaktions schachts 61 hin ist in Fig. 7 dargestellt. Nach der Vertei lung des unverbrannten pulverisierten Koks erwies sich die Menge des unverbrannten pulverisierten Koks als im Bereich von der Mitte des Reaktionsschachts zu einen Punkt, der von der Mitte in Richtung der Seitenwand 360 mm entfernt war, zu groß, im nächsten 400 mm betragenden Bereich jedoch nahm der Wert plötzlich ab, um anschließend bis zur Seitenwand hin überhaupt nicht nachweisbar zu sein.

Aus den oben erläuterten Ergebnissen wurde folgendes ge schlossen. Fig. 5 zeigt, daß der Kohlenstoff in dem pulveri sierten Koks auch dann vollständig vergast wurde, wenn der m-Wert kleiner als 1,0 war, und zwar aufgrund folgender Schritte: Zunächst wird der Kohlenstoff gemäß Gleichung (6) zu CO₂ oxidiert und wird anschließend gemäß Gleichung (7) zu CO, womit die Vergasung abgeschlossen ist. Allerdings ist die Reaktionsgeschwindigkeit gemäß der Gleichung (7) viel gerin ger als die Reaktionsgeschwindigkeit gemäß Gleichung (6), was zeigt, daß der die Geschwindigkeit bestimmende Schritt die Reaktion gemäß Gleichung (7) ist, was durch die herkömmliche Theorie unterstützt wird. Ferner zeigt Fig. 7, daß die Kon zentration von CO₂ mit der Entfernung von Mitte in Richtung auf die Seitenwand des Reaktionsturms die Konzentration von CO₂ abnimmt, während die Konzentration von CO zunimmt. Aus diesem Ergebnis und aus dem Ergebnis, daß in Nähe der Seiten wand des Reaktionsschachts kein unverbrannter pulverisierter Koks festgestellt wurde, folgt, daß der gesamte unverbrannte pulverisierte Koks, der durch den rezirkulierenden Strom hochgewirbelt wird, gemäß Gleichung (7) reagiert, während sämtlicher unverbrannter pulverisierter Koks, der nicht hoch gewirbelt wird, sich in den Ofen bewegt, wobei der größte Teil davon in den Kondensator abgeleitet wird, obschon ein Teil davon gemäß Gleichung (7) zu CO wird.

Um die Vergasungsrate weiter herauf zu setzen, ist es deshalb notwendig, den Vergasungsbrenner gemäß der zweiten Ausfüh rungsform der Erfindung einzusetzen und die Beziehung zwi schen dem pulverisierten Festbrennstoff und dem sauerstoff haltigen Gas, die dem Vormischrohr zugeführt werden, so auf recht zu erhalten, daß der m-Wert so hoch wie möglich herauf gesetzt wird, um das Gesamtgleichgewicht zu regulieren, indem die Nebenmischrohre verwendet werden. Wie außerdem aus Fig. 5 ersichtlich ist, wird gewünscht, daß die Beziehung zwischen dem pulverisierten Festbrennstoff und dem sauerstoffhaltigen Gas, die dem Vormischrohr zugeführt werden, so gehalten wird, daß der m-Wert zwischen 0,9 und 1 liegt.

Ein spezielles Beispiel für dieses Verfahren ist nachstehend im einzelnen angegeben. Unter Verwendung von Luft wird in das Vormischrohr pulverisierter Koks mit 82% C eingeleitet, wobei Industriesauerstoff mit 90% Reinheit zur Bildung eines sauer stoffhaltigen Gases mit einer Sauerstoffkonzentration von 75% verwendet werden, um ein Gas mit einem CO₂: CO-Verhältnis von 0,5 (CO₂/CO = 0,5) zu erhalten.

Um bei einer Vergasungsrate von 100% ein Gas mit einem CO₂: CO-Verhältnis von 0,5 (CO₂/CO = 0,5) zu erhalten, werden für 100 kg pulverisierten Koks 102 Nm³ Sauerstoff benötigt. Um außerdem eine vollständige Verbrennung und die Umsetzung der gesamten Menge des Kohlenstoffs zu CO₂ zu erreichen, werden 153 Nm³ Sauerstoff benötigt. Deshalb wird in diesem Fall der m-Wert 102 Nm³/153 Nm³ = 0,67.

Die Sauerstoffbilanz ist durch nachstehende Gleichung (12) an gegeben:

0,21 V_Luft + 0,9 V_O2 = 102 (12).

V_Luft bedeutet hier das Volumen der Luft für den Träger und V_O2 bedeutet das Volumen des zur Anreicherung dienenden Indu striesauerstoffs.

Die nachstehende Gleichung (13) gibt die Sauerstoffkonzentra tion an:

102/(V_Luft + V_O2) = 0,75 (13).

Durch Auflösung der Gleichungen (12) und (13) erhält man die Werte V_Luft = 30 Nm³ und V_O2 = 106 Nm. Da die von der Luft mitge führte Menge Pulver auf höchstens 10 kg pro kg Gas begrenzt ist, gibt es bei diesem Beispiel kein Problem, 2,6 kg Pulver pro kg Gas zu verwenden (100 kg/30 Nm³ × 22,4 Nm³ pro Mol/28,8 kg pro Mol = 2,6 kg Pulver/kg Gas).

Ein Beispiel der Verteilung auf das Vormischrohr und die Ne benmischrohre unter Verwendung der obigen Ergebnisse ist nachstehend angegeben.

Tabelle 1

Gemäß Tabelle 1 wird ein Verteiler verwendet, um den pulveri sierten Koks enthaltenden Luftstrom bei einem Verhältnis von 8 : 2 auf das Vormischrohr und die Nebenmischrohre zu vertei len, während 90% des Industriesauerstoffs in das Vormischrohr eingeblasen und der Rest Industriesauerstoff in die Neben mischrohre eingeblasen wird.

Tabelle 2

Gemäß Tabelle 2 wird ein Verteiler verwendet, um einen den Feinkoks enthaltenden Luftstrom mit einem dem m-Wert gleichen Verhältnis auf das Vormischrohr zu verteilen, wobei sämtli cher Industriesauerstoff in das Vormischrohr eingeblasen wird. Obschon eine beträchtliche Menge sauerstoffangerei cherte Luft eingesetzt werden muß, weil der m-Wert in dem Vormischrohr größer als 0,95 ist, wird erwartet, daß eine hohe Vergasungsrate erzielt wird.

Die Zufuhr zu den Nebenmischrohren hängt nicht von dem Luft strom mit den Feinkoks ab und läßt sich dadurch ausführen, daß man den Feinkoks unter Verwendung eines Drehventils ein fallen läßt, und so ist es in diesem Fall möglich, die ge samte Menge Trägerluft in das Vormischrohr einzugeben.

Beispiel 1

Es wird 82%-Kohlenstoff-Feinkoks verwendet, um ein Redukti onsgas mit einem CO₂: CO-Verhältnis von 0,5 (CO₂/CO = 0,5) zu erhalten, wozu der Vergasungsbrenner gemäß der Erfindung un ter den in Tabelle 3 niedergelegten Bedingungen eingesetzt wird.

Tabelle 3

Feinkoks: 200 kg/h
Sauerstoffhaltiges Gas: sauerstoffreiche Luft; 270 Nm³/h (Sauerstoffkonzentration 76%)
Aufteilung: Zufuhrluft 55 Nm³/h; 90% reiner Industriesauer stoff 215 Nm³/h
Gasgeschwindigkeit in dem Vormischrohr: 10 m/s
geschätzte Temperatur in der Brennkammer: 2473 K
Verweilzeit in der Brennkammer: 150 m/s
A: 70 mm.

Gemäß den obigen Bedingungen beträgt d = 100 mm. Unter Ver wendung dieses Wertes und mit A = 70 mm erhält man aus Glei chung (9) und (11) D zu 500 mm und L zu 600 mm. Unter Verwen dung dieser Werte für d, D und L erhält man einen Winkel α von 18,4° mittels Gleichung (8). Als nächstes wurde unter Ver wendung dieser Werte mit l = 100 mm der Vergasungsbrenner ge mäß Fig. 3 gefertigt und oben auf den Reaktionsschacht des in Fig. 6 gezeigten Ofens montiert. Der Betrieb wurde 3 Tage lang unter den oben angegebenen Bedingungen geprüft. Während dieser Zeit wurde Abgas durch das (in der Fig. nicht darge stellt) Meßloch der Aufnahme 66 hindurch gesammelt, und die Konzentrationen von CO₂, CO und O₂ wurden mit Hilfe des Or sat-Verfahrens analysiert. Nach der Untersuchung der erhalte nen Werte fand man heraus, daß sich während der 3 Tage währen den Zeitspanne nur sehr geringe Änderungen zeigten, wobei die mittleren Werte für CO₂ = 39,5%, für CO = 41,5% und für O₂ = 0% betrugen. Auch die Ergebnisse der Massebilanzprüfung zeigten, daß 90% Kohlenstoff des Feinkoks vergast wurden. Allerdings wurde das CO₂: CO-Verhältnis nicht 0,5.

Als die Innenfläche der Brennkammer nach Beendigung der Prü fung untersucht wurde, werden die Aschebestandteile des Fein kokses geschmolzen. Sie hatten die gesamte Innenfläche gleichmäßig mit einer Schlackeschicht mit einer Dicke von an nähernd 20 mm überzogen, es gab jedoch keinen sichtbaren Ver schleiß oder Abrieb, der durch das Auftreffen von Feinkoks verursacht war.

Beispiel 2

Bei diesem Beispiel betrug die Menge des verwendeten Indu striesauerstoffs 192 Nm³/h, und es wurde der gleiche Ver gasungsbrenner wie im Beispiel 1 verwendet. Der Betrieb wurde 3 Tage lang geprüft. Der über 3 Tage gemittelte Wert der Kon zentration von CO₂, CO und O₂ im Abgas betrug für CO₂ = 27,5%, für CO = 54,0% und für O₂ = 0%. Auch die Massebilanzer gebnisse ergaben eine Vergasungsrate von 90%. In diesem Bei spiel war es also möglich, ein CO₂: CO-Verhältnis von 0,5 bei einer Vergasungsrate von 90% zu erzielen.

Beispiel 3

Bei diesem Beispiel wurden zwei Nebenmischrohre mit Innen durchmessern von 25 mm in der Decke der Verbrennungskammer des Vergasungsbrenners nach Beispiel 1 angebracht, so daß sie parallel zu den Vormischrohr verliefen, wie aus Fig. 3 er sichtlich ist. Der Betrieb wurde 3 Tage lang unter Zugrunde legung der gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 geprüft. Bei diesem Beispiel wurden 2/3 der gesamten Menge des Gemi sches aus Feinkoks und Zuführluft im Vormischrohr zugeführt, während das verbleibende 1/3 gleichmäßig auf die beiden Ne benmischrohre aufgeteilt wurden. Die n-Werte des Vormischroh res und der beiden Nebenmischrohre wurde zu 0,67 gemacht. Die über 3 Tage gemittelten Konzentrationswerte für CO₂, CO und O₂ im Abgas ergaben sich zu CO₂ = 35,0%, CO = 47,0% und O₂ = 0%. Die Vergasungsrate ergab sich aus der Massebilanz zu 94%.

Beispiel 4

Bei diesem Beispiel wurde der Betrieb 3 Tage lang in der gleichen Weise wie beim Beispiel 3 geprüft, mit der Ausnahme, daß die Einblasrichtung der Nebenmischrohre auf die Mittel achse des Vormischrohrs gemäß Fig. 4 gerichtet war. Die über 3 Tage gemittelte Konzentration von CO₂, CO und O₂ im Abgas ergab CO₂ = 37,0%, CO = 44,0% und O₂ = 0%. Aus der Masse bilanz ergab sich eine Vergasungsrate von 92%.

Beispiel 5

Bei diesem Beispiel wurde in der gleichen Weise 3 Tage lang geprüft, wie im Beispiel 3, mit der Ausnahme, daß die Gesamt menge an Industriesauerstoff dem Vormischrohr zugeführt wurde. Der m-Wert des Vormischrohrs wurde auf 0,99 einge stellt, während die n-Werte für die beiden Nebenmischrohre auf 0,03 eingestellt wurden. Die über 3 Tage gemittelten Kon zentrationswerte für CO₂, CO und O₂ im Abgas ergaben sich zu CO₂ = 32,5%, CO = 49,5% und O₂ = 0%. Aus der Massebilanz ergab sich die Vergasungsrate zu 96%.

Vergleichsbeispiel

Mit der Ausnahme, daß 100 Nm³/h Industriesauerstoff dem Vor mischrohr zugeführt wurden, während der übrige Industriesau erstoff den Nebenmischrohren zugeleitet wurde, wurde der Be trieb 3 Tage lang in der gleichen Weise wie beim Beispiel 3 geprüft. Der m-Wert des Vormischrohres betrug 0,479, die m-Werte für die Nebenmischrohre betrugen 1,05. Die über 3 Tage gemittelten durchschnittlichen Konzentrationswerte für CO₂, CO und O₂ im Abgas ergaben sich zu CO₂ = 46,0%, CO = 34,0% und O₂ = 0%. Aus der Massebilanz ergab sich die Vergasungsrate zu 85%.

Durch Verwendung des Vergasungsbrenners gemäß der Erfindung ist es möglich, eine Berührung zwischen dem pulverisierten Festbrennstoff und den Seitenwänden der Brennkammer zu ver meiden, und es ist möglich, die Verweilzeit des pulverisier ten Festbrennstoffs in der Brennkammer dadurch zu strecken, daß man einen rezirkulierenden Strom innerhalb der Brennkam mer erzeugt, und diesen rezirkulierenden Strom effizient nutzt. Es ist ferner möglich, eine stabil hohe Vergasungsrate über eine längere Zeitspanne hinweg zu erzielen. Unter Ver wendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man den erfin dungsgemäßen Vergasungsbrenner noch vorteilhafter nutzen.

Obschon bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel das Vor mischrohr mit seinem unteren Ende ausgerichtet ist mit der Unterseite der Decke, kann das Vormischrohr auch über die Un terseite der Decke vorstehen, solange die rezirkulierenden Ströme um den kegelförmigen Injektionsstrom herum erzeugt werden.

Claims

1. Vergasungsbrenner für pulverisierten Festbrennstoff, umfassend

- eine Brennkammer (13) mit einer Decke (12), die eine Unterseite (18) und ein diese durchsetzendes Loch (11) aufweist, und mit einem wassergekühlten Mantel (21a; 21b); und
- ein Vormischrohr (16) mit einer Seitenwand und einer in einem oberen Abschnitt (14) der Seitenwand befindlichen Düse (15), und mit einem unteren Ende (17), das mit dem Loch (11) in der Decke (12) der Brennkammer (13) derart verbunden ist, daß das Vormischrohr (16) und die Brennkammer (13) konzentrisch sind und das untere Ende (17) des Vormischrohrs (16) und die Unterseite (18) der Brenn kammerdecke (12) in einer horizontalen Ebene unter etwa rechten Winkeln zu der Mittelachse (20) des Vormischrohrs (16) liegt, wobei der Innendurchmesser des Vormischrohrs (16) d mm beträgt, die Entfernung von dem Punkt (23), wo sich die Mittelachse (22) der Düse (15) und die Mittelachse (20) des Vormischrohrs (16) schneiden, bis zu dem unteren Ende (17) des Vormischrohrs (16) l mm beträgt, der Innendurchmesser der Brennkammer (13) D mm und ihre Länge L mm beträgt, wobei die Beziehung gilt: 5 d l,und der Winkel α zwischen der Mittelachse (20) des Vormischrohrs (16) und der Kegelfläche (33) des aus dem Vormischrohr (16) ausströmenden konischen Gasstroms (32) zwischen 5 Grad und 20 Grad liegt und für α Gleichung (1) gilt:tan α = {(D - d)/2}/L (1).

2. Vergasungsbrenner nach Anspruch 1, bei dem der gemäß Gleichung (2) ermittelte Wert A des Abstandes zwischen der Kegeloberfläche (33) des Gasstroms (32) und der Seitenwand der Brennkammer (13) an ihrem unteren Ende zwischen 0 und 100 mm liegt: tan 12° = {(D - d)/2 - A}/L (2).

3. Vergasungsbrenner nach Anspruch 1 oder 2, bei dem mindestens ein Nebenmischrohr (25a) in der Decke (12) der Brennkammer (13) angeordnet ist.

4. Vergasungsbrenner nach Anspruch 3, bei dem eine Mehrzahl von Nebenmischrohren (25a, 25b) in gleichmäßigen Abständen um das Vormischrohr (16) in der Decke (12) der Brennkammer (13) zwischen dem Vormischrohr (16) und der Seitenwand der Brennkammer (13) angeordnet ist, so daß sie einen konzentrischen Kreis um das Vormischrohr (16) bilden.

5. Verfahren zum Verbrennen pulverisierter Festbrennstoffe unter Verwendung von Vergasungsbrennern nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Brennstoff und der zur vollständigen Verbrennung dieses Brennstoffs erforderliche Sauerstoff auf das Vormischrohr und die Nebenmischrohre aufgeteilt werden und das Sauerstoffverhältnis m für das Vormischrohr (16) größer gemacht wird als das Sauerstoff verhältnis m für die Nebenmischrohre (25a; 25b), wobei der Wert des Sauerstoffverhältnis ses m aus Gleichung (3) erhalten wird: m = (Menge des tatsächlich zugeführten Sauerstoffs)/(Menge desjenigen Sauerstoffs, der für die vollständige Verbrennung des dem jeweiligen Mischrohr zugeführten Brennstoffs erforderlich ist) (3).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoffverhältnis des Vormischrohrs (16) auf einen Wert von 0,9 bis 1,0 eingestellt wird.