DE4319363A1 - Rotary kiln burners - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Brenner für einen Drehrohrofen, mit einem ring förmig angeordneten Kanal zum pneumatischen Transport von feinkörnigem Festbrennstoff (Kohlenstaub) und mit wenigstens einem konzentrisch dazu an geordneten weiteren Kanal, an dessen Ausmündung eine ringförmige Düsen scheibe befestigt ist mit mehreren um den Umfang verteilt angeordneten Düsen, durch welche Primärluft mit erhöhter Geschwindigkeit austritt.The invention relates to a burner for a rotary kiln, with a ring shaped channel for the pneumatic transport of fine-grained Solid fuel (coal dust) and with at least one concentric to it ordered further channel, at the mouth of which an annular nozzle disk is fastened with several nozzles distributed around the circumference, through which primary air exits at increased speed.
Drehofenbrenner dieser Art sind meist als sogenannte Dreikanalbrenner aus gebildet (US-PS 4,428,727), d. h. durch den mittleren Brennerkanal strömt der pneumatisch transportierte Kohlenstaub und er tritt durch eine Ringspaltdüse aus, wobei der ausströmende Kohlenstaub von radial innerer als auch von radial äußerer Primärluft umgeben ist. Beim bekannten Kohlenstaubbrenner wird die radial äußere Primärluft, auch Jetluft genannt, mittels einer Vielzahl im ring förmigen Jetluftkanal angeordneter einzelner Düsen in viele einzelne Hochge schwindigkeits-Primärluftstrahlen unterteilt, die in ihrer Umgebung ein Unter druckgebiet erzeugen, d. h. die vielen Hochgeschwindigkeits-Primärluftstrahlen dienen als Treibstrahlen nach dem Injektorprinzip, durch welches die große Masse der den Drehofenbrenner umgebenden, praktisch ruhenden heißen Se kundärluft von ca. 800°C nach innen in Richtung zum Kern der Brennerflam me eingesaugt wird, wo eine intensive Durchmischung der heißen Sekundärluft mit dem durch die Ringspaltdüse austretenden Kohlenstaub stattfindet, der auf diese Weise schnell und vollständig unter Ausbildung einer kurzen heißen Flamme verbrennt, wie sie in der Sinterzone eines Drehrohrofens zur Sinterung des kalzinierten Zementrohmehles zu Zementklinker erforderlich ist. Auf diese Weise gelingt es, mit möglichst wenig kalter Primärluft (z. B. ca. 5 Vol.-%) möglichst viel heiße Sekundärluft (z. B. ca. 95 Vol.-%) in den Kern der Bren nerflamme zwecks schneller und vollständiger Kohlenstaubverbrennung einzu saugen.Rotary kiln burners of this type are mostly known as so-called three-channel burners formed (U.S. Patent 4,428,727), d. H. the flows through the central burner channel pneumatically transported coal dust and it passes through an annular gap nozzle from, the outflowing coal dust from the radially inner as well as from the radial outer primary air is surrounded. In the known coal dust burner radially outer primary air, also called jet air, by means of a large number in the ring shaped jet air duct arranged individual nozzles in many individual Hochge velocity primary air jets divided, which is a sub in their environment generate print area, d. H. the many high-speed primary air jets serve as driving jets according to the injector principle, through which the large Mass of the practically resting hot Se surrounding the rotary kiln burner secondary air of approx. 800 ° C inwards towards the core of the burner flame me is sucked in, where an intensive mixing of the hot secondary air with the coal dust escaping through the annular gap nozzle takes place on this way quickly and completely with the formation of a short hot Flame burns as it sinters in the sintering zone of a rotary kiln of the calcined cement raw material to cement clinker is required. To this It is possible to use as little cold primary air as possible (e.g. approx. 5% by volume) as much hot secondary air as possible (e.g. approx. 95 vol.%) in the core of the bren nerflamme for the purpose of quick and complete combustion of coal dust suck.
Beim bekannten Brenner sind die Jetluftdüsen in einer ringförmigen Düsen scheibe befestigt, die an das stirnseitige Ausmündungsende des äußeren Bren nertragrohres (Jetluftrohres) angeschweißt ist. Das Auswechseln einer solchen Düsenscheibe ist insofern zeitaufwendig, als der vordere Bereich der Feuer festmaterial-Ummantelung des Brenners und ein Teil des Brennertragrohres entfernt werden müssen, wobei nach dem Auswechseln der Düsenscheibe die neu aufzubringende Feuerfestmaterial-Ummantelung vor Wiederinbetriebnahme des Brenners gut austrocknen muß. Gleichzeitig muß die radial innere Stirnseite der Düsenscheibe gegen die ringspaltförmige Kohlenstaubdüse des Kohlen staubkanals sicher abgedichtet sein, damit die Funktionstüchtigkeit des Brenners nicht gefährdet ist. Bevor die gesamte Düsenscheibe samt Düsen ausgewechselt wird, besteht außerdem oft Bedarf, nur eine oder mehrere der in der Düsen scheibe befestigten Jetluftdüsen zu verstellen oder auszuwechseln, was aber Schwierigkeiten macht, wenn die Jetluftdüsen in die Düsenscheibe einge schraubt sind, weil das Gewinde in der thermisch höchstbeanspruchten Zone des Brenners liegt und daher nur eine zeitlich begrenzte Funktionstüchtigkeit aufweist.In the known burner, the jet air nozzles are in an annular nozzle disc attached to the frontal mouth of the outer bren nertragrohres (jet air pipe) is welded. The replacement of one Nozzle disc is time consuming in that the front area of the fire solid material jacket of the burner and part of the burner support tube must be removed, the after changing the nozzle disc new refractory material coating to be applied before restarting of the burner must dry out well. At the same time, the radially inner end face the nozzle disk against the coal dust nozzle of the coal dust duct must be securely sealed so that the burner is functional is not at risk. Before the entire nozzle disc and nozzles are replaced There is also often a need for only one or more of the in the nozzles disc-mounted jet air nozzles to adjust or replace, but what Difficulties arise when the jet air nozzles are inserted into the nozzle disk are screwed because the thread is in the most thermally stressed zone of the burner and is therefore only functional for a limited time having.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehofenbrenner der ein gangs genannten Art zu schaffen, mit einer dem Jetluftkanal abschließenden Düsenscheibe, die ohne Zerstörung/Erneuerung des Feuerfestmateriales des Brennertragrohres einfach auswechselbar ist und deren Jetluftdüsen bequem und betriebssicher verstellbar bzw. auswechselbar sind.The invention is based, a rotary kiln the task to create the type mentioned above, with a closing the jet air duct Nozzle disk, which without destruction / renewal of the refractory material of the Burner support tube is easily replaceable and its jet air nozzles convenient and are reliably adjustable or replaceable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Maßnahmen des Kennzeich nungsteils des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved with the measures of the label solved part of claim 1. Advantageous configurations are in the Subclaims specified.
Beim erfindungsgemäßen Drehofenbrenner ist die den Jetluftkanal abschließen de ringförmige Düsenscheibe mit den Jetluftdüsen nicht unmittelbar am Bren nertragrohr (Jetluftrohr) z. B. durch Anschweißung befestigt, sondern die Dü senscheibe ist unter Belassung stirnseitiger ringspaltförmiger Dehnungsfugen in den Jetluftkanal eingepaßt und über von der Brennermündungsfront her zu gängliche Befestigungsmittel lösbar und auswechselbar an Abstandshaltern be festigt, die zum Erhalt der Konzentrizität von Jetluftrohr und Brennstoffrohr im Jetluftkanal befestigt sind. Die Abstandshalter zwischen Jetluftrohr und Brenn stoffrohr können aus einem ein- oder mehrteiligen Ring bestehen, der im Jet luftkanal von der Brennermündung aus gesehen mit Abstand hinter der Düsen scheibe angeordnet ist. Der Abstandshaltering weist mehrere um den Umfang verteilte Öffnungen, Fenster etc. zum Durchlaß der Jetluftströmung zu den Düsen der Düsenscheibe auf. Mit besonderem Vorteil kann die Düsenscheibe über einen radial inneren Dichtungsring und über einen radial äußeren Dich tungsring an den Abstandshaltering drückbar sein, und die Befestigungsmittel zur lösbaren Befestigung des Düsenscheibenrings am Abstandshaltering sowie zum Anspannen der Dichtungen sind um den Ringumfang verteilte Schrauben bolzen, deren Achsen parallel zur Brennerachse liegen. Die Schraubenbolzen sowie deren Gewinde werden von der Jetluft umströmt, so daß sie der ther mischen Belastung standhalten. Jedenfalls ist nach Lösen der Schraubenbolzen von der Brennermündungsseite her ein einfaches Loslösen der Düsenscheibe vom Abstandshaltering und damit ein einfaches und schnelles Auswechseln der Düsenscheibe möglich, ohne die Feuerfestmaterial-Ummantelung des Brenner tragrohres dabei zerstören/erneuern zu müssen. Infolge der Dichtungsringe zwischen der Düsenscheibe und dem Abstandshaltering ist die Jetluft des Jet luftkanals gehindert, in unerwünschter Weise radial bzw. seitlich aus dem Jet luftkanal auszutreten.In the rotary kiln burner according to the invention, the jet air duct is closed de ring-shaped nozzle disc with the jet air nozzles not directly on the fire nertragrohr (jet air pipe) z. B. attached by welding, but the Dü Sense washer is left with expansion gaps in front the jet air duct fitted and over from the burner mouth front Common fasteners releasable and replaceable on spacers strengthens the to maintain the concentricity of jet air pipe and fuel pipe in the Jet air duct are attached. The spacers between the jet air pipe and the burner fabric tube can consist of a single or multi-part ring, which is in the jet Air duct seen from the burner mouth at a distance behind the nozzles disc is arranged. The spacer ring has several around the circumference distributed openings, windows etc. for the passage of the jet air flow to the Nozzles on the nozzle disc. The nozzle disk can be particularly advantageous via a radially inner sealing ring and via a radially outer seal tion ring on the spacer ring can be pressed, and the fastening means for detachable attachment of the nozzle disc ring to the spacer ring and For tightening the seals, screws are distributed around the circumference of the ring bolts whose axes are parallel to the burner axis. The bolts and their threads are flowed around by the jet air, so that they ther withstand mixing. In any case, after loosening the bolts a simple detachment of the nozzle disc from the burner mouth side from the spacer ring and thus easy and quick replacement of the Nozzle disc possible without the burner's refractory coating to destroy / replace the support tube. As a result of the sealing rings The jet air of the jet is between the nozzle disk and the spacer ring air duct hindered, undesirably radially or laterally from the jet to exit the air duct.
Die Düsen der ringförmigen Düsenscheibe bestehen aus zylindrischen Düsen körpern, die ohne Gewinde jeweils in entsprechenden über den Düsenscheiben umfang verteilt angeordneten Bohrungen verdrehbar, jedoch jeweils vermittels einer Umfangsringnut axial fixierbar sind. Auf diese Weise sind die Jetluftdü sen von der Brennerstirnseite her betriebssicher in die Düsenscheibe einbaubar und auch auswechselbar und in die gewünschte Stellung drehbar, um einen bestimmten Ablenkungswinkel bzw. Divergenzwinkel der Jetluftstrahlen ge genüber der Brennerlängsachse einstellen zu können, ggf. mit Überlagerung einer Drallströmungskomponente.The nozzles of the annular nozzle disk consist of cylindrical nozzles bodies, each without a thread in the corresponding over the nozzle disks circumferentially distributed holes can be rotated, but by means of each a circumferential ring groove are axially fixable. In this way, the jet air is can be safely installed in the nozzle disc from the front of the burner and also interchangeable and rotatable in the desired position to one certain deflection angle or divergence angle of the jet air jets ge to be able to adjust relative to the longitudinal axis of the burner, if necessary with overlay a swirl flow component.
Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention and its further features and advantages are based on the Exemplary embodiments schematically illustrated in the figures.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 einen Axiallängsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Drehofenbrenner, wobei der Schnitt in der oberen Figuren hälfte durch eine Jetluftdüse und in der unteren Figurenhälfte durch eine Brennermündungsstelle zwischen zwei benachbar ten Jetluftdüsen gelegt ist, Fig. 1 is an axial longitudinal section through an inventive rotary kiln burner, the section being in the upper half of figures is defined by a Jetluftdüse and in the lower half of the figure by a burner port between two benachbar th Jetluftdüsen,
Fig. 2 ausschnittsweise die Brennermündung mit einer Variante einer Jetluftdüse, und Fig. 2 shows the burner face cutout, with a variant of a Jetluftdüse, and
Fig. 3 ausschnittsweise die Mündung eines Drehofenbrenners mit einer Düsenscheibe, in der außer Jetluftdüsen auch noch Brenngasdüsen eingesetzt sind. Fig. 3, the mouth of a rotary kiln burner fragmentary having a nozzle disk in which except Jetluftdüsen also fuel gas nozzles are used.
Der Drehofenbrenner der Fig. 1 weist einen ringförmigen Kanal (10) zum pneumatischen Transport von feinkörnigem Kohlenstaub auf, eingefaßt vom Brennstoffrohr (11). Die Kohlenstaub-Primärluft-Suspension (12) tritt mit einer Geschwindigkeit von z. B. 28 m/s aus einer Ringspaltdüse (13) aus, die mit einem kleinen Winkel nach außen divergiert. Konzentrisch um den Kohlen staubkanal (10) ist ein Ringkanal (14) angeordnet, durch den Primärluft strömt, die mit hoher Geschwindigkeit von z. B. 140 bis 420 m/s in Form von Düsen strahlen (15) aus einzelnen um den Umfang der Brennermündung verteilt ange ordneten Brennerdüsen (16) austritt. Die im Ringkanal (14) strömende Primär luft, umfaßt vom Brennertragrohr (17), wird auch Jetluft genannt. Die Hochge schwindigkeits-Jetluftstrahlen (15) bzw. Treibstrahlen hoher Geschwindigkeit sind in der Lage, möglichst viel den Drehofenbrenner umgebende heiße Sekun därluft (18) von z. B. 800°C in den Kern der Brennerflamme zwecks schneller und vollständiger Kohlenstaubverbrennung einzusaugen. Auf seiner Außenseite ist der Drehofenbrenner durch eine Ummantelung (19) aus Feuerfestmaterial, in der Fig. 1 nur in der oberen Zeichnungshälfte gezeigt, vor thermischer Überbeanspruchung geschützt. Konzentrisch innerhalb des Kohlenstaubka nals (10) kann ein weiterer Primärluftkanal (20) angeordnet sein, der an seiner Ausmündung mit einem Drallerzeuger (21) ausgestattet sein kann. Im Zentrum des Brenners ist noch ein Rohr (22) angeordnet, in welches ein zentraler Zünd brenner einsetzbar ist.The rotary kiln burner of FIG. 1 has an annular channel ( 10 ) for the pneumatic transport of fine-grained coal dust, enclosed by the fuel pipe ( 11 ). The coal dust primary air suspension ( 12 ) occurs at a speed of z. B. 28 m / s from an annular gap nozzle ( 13 ) which diverges with a small angle to the outside. Concentric around the coal dust channel ( 10 ) is an annular channel ( 14 ) through which primary air flows, which at a high speed of z. B. 140 to 420 m / s in the form of nozzles ( 15 ) from individual distributed around the circumference of the burner mouth arranged burner nozzles ( 16 ) emerges. The primary air flowing in the ring channel ( 14 ) comprises the burner support tube ( 17 ), is also called jet air. The Hochge speed jet air jets ( 15 ) or high-speed propellant jets are able to därluft ( 18 ) of z. B. 800 ° C in the core of the burner flame for the purpose of quick and complete combustion of coal dust. On the outside, the rotary kiln burner is protected against thermal overload by a casing ( 19 ) made of refractory material, only shown in the upper half of the drawing in FIG. 1. A further primary air duct ( 20 ) can be arranged concentrically within the coal dust duct ( 10 ) and can be equipped with a swirl generator ( 21 ) at its mouth. In the center of the burner there is also a tube ( 22 ) in which a central ignition burner can be used.
Die um den Umfang verteilten Jetluftdüsen (16) sind in einer ringförmigen Dü senscheibe (23) angeordnet, die an der Brennermündung nicht am Trag rohr (17) angeschweißt ist, sondern die unter Belassung stirnseitiger ringspalt förmiger Dehnungsfugen in den ringförmigen Jetluftkanal (14) eingepaßt ist und über von der Brennermündungsfront her zugängliche Befestigungsmittel, in Fig. 1 über die Schraubenbolzen (24) lösbar und auswechselbar an Abstands haltern befestigt ist, die zum Erhalt der Konzentrizität von Brennertragrohr (17) bzw. Jetluftrohr und Brennstoffrohr (11) im Jetluftkanal (14) befestigt sind. Nach den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 bestehen die Abstandshal ter zwischen Jetluftrohr (17) und Brennstoffrohr (11) aus einem zweiteiligen bzw. dreiteiligen mit Schrauben (25) zusammengeschraubten Ring (26), der im Jetluftkanal (14) von der Brennmündung aus gesehen mit geringem Abstand hinter der Düsenscheibe (23) angeordnet ist. Dadurch, daß die Düsenschei be (23) unter Einhaltung von ringspaltförmigen Dehnungsfugen in den ring förmigen Jetluftkanal (14) eingepaßt ist, ist ein Verklemmen der Düsenschei be (23) bei deren Ein- und Ausbau vermieden. Die Köpfe der Schraubenbol zen (24), die in dem von der Jetluft gekühlten Brennerbereich liegen, sind ge schützt in stirnseitigen Ausnehmungen der Düsenscheibe (23) untergebracht. Beim Anziehen der Schraubenbolzen (24) ist die Düsenscheibe (23) über einen radial inneren Dichtungsring (27) sowie über einen radial äußeren Dichtungs ring (28) an den Abstandshaltering (26) drückbar, so daß eine einwandfreie Abdichtung des Jetluftkanals (14) gewährleistet ist. Aus Fig. 1 geht noch her vor, daß der Abstandshaltering (26) z. B. in Umfangsbereichen zwischen den Schraubenbolzen (24) mehrere um den Umfang verteilte Öffnungen bzw. Fen ster (29) etc. zum Durchlaß der Jetluftströmung zu den Düsen (16) der Düsen scheibe (23) aufweist.The distributed around the circumference jet air nozzles ( 16 ) are arranged in an annular nozzle disc ( 23 ), which is not welded to the burner mouth on the support tube ( 17 ), but which, with the frontal annular gap-shaped expansion joints left in the annular jet air duct ( 14 ) is and via fastening means accessible from the burner mouth front, in Fig. 1 via the screw bolts ( 24 ) detachably and interchangeably fastened to spacers which maintain the concentricity of the burner support tube ( 17 ) or jet air tube and fuel tube ( 11 ) in the jet air duct ( 14 ) are attached. According to the embodiments of FIGS. 1 and 2, the spacers between the jet air pipe ( 17 ) and the fuel pipe ( 11 ) consist of a two-part or three-part ring ( 26 ) screwed together with screws ( 25 ), which in the jet air duct ( 14 ) from the combustion mouth seen at a short distance behind the nozzle disc ( 23 ) is arranged. Characterized in that the nozzle plate be ( 23 ) in compliance with annular gap expansion joints in the ring-shaped jet air duct ( 14 ) is fitted, jamming of the nozzle plate be ( 23 ) is avoided during their installation and removal. The heads of the bolt bolts ( 24 ), which are located in the burner area cooled by the jet air, are protected in ge recesses in the nozzle disc ( 23 ). When tightening the screw bolts ( 24 ), the nozzle disk ( 23 ) can be pressed via a radially inner sealing ring ( 27 ) and a radially outer sealing ring ( 28 ) on the spacer ring ( 26 ), so that a perfect seal of the jet air duct ( 14 ) is ensured is. From Fig. 1 still goes ahead that the spacer ring ( 26 ) z. B. in circumferential areas between the bolts ( 24 ) a plurality of circumferentially distributed openings or Fen ster ( 29 ) etc. for passage of the jet air flow to the nozzles ( 16 ) of the nozzle disc ( 23 ).
Die Jetluftdüsen (16) der ringförmigen Düsenscheibe (23) bestehen aus zylin drischen Düsenkörpern, die ohne Gewinde jeweils in entsprechenden über den Düsenscheibenumfang verteilt angeordneten Bohrungen verdrehbar, jedoch je weils vermittels einer Umfangsringnut (30) durch Einsetzen eines Stiftes axial fixierbar sind. Zum Ausbau einer Jetluftdüse (16) wird diese solange gedreht, bis eine Längsnut (31) in den Bereich des Haltestiftes gelangt, wonach die Dü se (16) nach außen ausziehbar ist. Je nach Drehstellung der Jetluftdüse (16) kann die Düsenbohrung (32) hinsichtlich ihrer Divergenz von der Brenner längsachse sowie ggf. ihrer Drallströmungskomponente verändert werden.The jet air nozzles ( 16 ) of the ring-shaped nozzle disk ( 23 ) consist of cylindrical nozzle bodies which can be rotated without threads in corresponding bores distributed over the circumference of the nozzle disk, but each can be axially fixed by inserting a pin by means of a circumferential ring groove ( 30 ). To remove a Jetluftdüse (16) as long as it is rotated, reaches the region of the retaining pin to a longitudinal groove (31), after which the SI se (16) is outwardly extendable. Depending on the rotational position of the jet air nozzle ( 16 ), the nozzle bore ( 32 ) can be changed with regard to its divergence from the burner's longitudinal axis and, if applicable, its swirl flow component.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist die verdrehbare Jetluftdüse (16) mit Umfangsringnut (30) über einen Stift (33) fixierbar, der von der Brennermün dung her zugänglich ist und dessen Achse parallel zur Brennerlängsachse liegt.In the embodiment of FIG. 2, the rotatable jet air nozzle ( 16 ) with circumferential ring groove ( 30 ) via a pin ( 33 ) can be fixed, which is accessible from the burner mouth and whose axis is parallel to the longitudinal axis of the burner.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist zu sehen, daß in der ringförmigen Dü senscheibe (23) außen an der Peripherie die auswechselbar und verstellbar an geordneten Jetluftdüsen (16) angeordnet sind, während radial weiter innen ebenfalls um den Umfang verteilte Brenngasdüsen (34) als zusätzliche Brenn stoffdüsen angeordnet sein können.In the embodiment of Fig. 3 it can be seen that in the annular nozzle disk ( 23 ) on the outside at the periphery, the replaceable and adjustable on arranged jet air nozzles ( 16 ) are arranged, while the fuel gas nozzles ( 34 ) distributed around the circumference also radially as additional fuel nozzles can be arranged.
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EP0628768B1 (en) | 1997-03-05 |
DK0628768T3 (en) | 1997-04-01 |
DE59401881D1 (en) | 1997-04-10 |
EP0628768A1 (en) | 1994-12-14 |
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