DE570045C

DE570045C - Process and burner for burning gaseous, liquid or dusty fuels, in particular for heating cement rotary tubes

Info

Publication number: DE570045C
Application number: DEA55764D
Authority: DE
Original assignee: PIERRE JULES JUSTINIEN ANDRIEU
Current assignee: PIERRE JULES JUSTINIEN ANDRIEU
Priority date: 1928-05-02
Filing date: 1928-10-27
Publication date: 1933-02-10

Description

Verfahren und Brenner zur Verbrennung gasförmiger, flüssiger oder staubförmiger Brennstoffe, insbesondere zur Beheizung von Zementdrehrohröfen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbrennungsverfahren für gasförmige, flüssige oder pulverförmige Brennstoffe, insbesondere in Anwendung auf Zementdrehrohröfen, sowie eine Düse zur Ausführung dieses Verfahrens.Process and burner for the combustion of gaseous, liquid or pulverulent fuels, in particular for heating cement rotary kilns The present invention relates to a combustion process for gaseous, liquid or powdered fuels, especially when used in cement rotary kilns, and a nozzle for performing this process.

Es ist bekannt, daß es in Drehrohröfen darauf ankommt, daß die Zone der höchsten Flammentemperatur sich in einem gewissen Abstand von dem unteren Ofenende befindet, um die Wärmeverluste am Ofenauslauf möglichst gering zu halten.It is known that it is important in rotary kilns that the zone the highest flame temperature is at a certain distance from the lower end of the furnace in order to keep the heat losses at the furnace outlet as low as possible.

Zweckmäßig ist es ferner, den heißesten Teil der Flamme in unmittelbare Berührung mit dem Gut zu bringen, damit das Temperaturgefälle zwischen Flamme und Gut und damit der Wärmeübergang von einem Mittel auf das andere groß wird. Man kommt damit zur Forderung einer kurzen Flamme und dementsprechend kurzen Sinterzone.It is also useful to have the hottest part of the flame in the immediate vicinity Bringing contact with the goods, so that the temperature gradient between flame and Good and so the heat transfer from one means to the other is great. One comes thus to the requirement of a short flame and a correspondingly short sintering zone.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren. Bei diesem wird die zur Verbrennung erforderliche Luft durch eine Düse zugeführt, welche die Zuleitung des Brennstoffes umgibt und die Luft in gleicher Richtung parallel zu dem Brennstoff ausstößt. Erfindungsgemäß wird der Brennstoff oder das Brennstoff-Erstluftgemisch in den Ofen mit einem Druck eingeführt, welcher oberhalb des üblichen Druckes von 175 bis zoo mm Wassersäule liegt, und zwar in der Absicht, ihm eine beträchtliche Geschwindigkeit am Brenneraustritt zu vermitteln, so daß der Brennstoff oder das Brennstoff-Erstluftgemisch in Gestalt eines ringförmigen Streifens in den Ofen eingeführt wird.The method on which the invention is based is used to achieve this object. In this case, the air required for combustion is fed through a nozzle which surrounds the fuel supply line and ejects the air in the same direction parallel to the fuel. According to the invention, the fuel or the fuel-first air mixture is introduced into the furnace with a pressure which is above the usual pressure of 175 to zoo mm water column, with the intention of giving it a considerable speed at the burner outlet, so that the fuel or the fuel / first air mixture is introduced into the furnace in the form of an annular strip.

Es ist wohl bekannt, Brennstoff oder Brennstoff-Erstluftgemische mit einer höheren Pressung als aoo mm Wassersäule in den Ofen einzuführen, zu dem Zweck, die Flamme oder den Entflammungspunkt weiter nach dem Ofeninneren zu verlegen. Dabei wurde jedoch gleichzeitig die Flamme in der Zone der höchsten Temperatur in die Länge gestreckt und die höchste Temperaturzone nach der Spitze der Flamme zu verlegt. Es ist andererseits ebenso wohlbekannt, den Brennstoff oder das Brennstoff-Erstluftgemisch in Gestalt ringförmiger Streifen in den Ofen einzuführen. Auch die Bildung einer kurzen Flamme in unmittelbarer Nachbarschaft der Düse ist bekannt.It is well known to use fuel or fuel-air mixtures a higher pressure than aoo mm water column into the furnace for the purpose of move the flame or ignition point further inside the stove. Included however, at the same time the flame was in the zone of highest temperature in the Stretched length and relocated the highest temperature zone after the tip of the flame. On the other hand, it is also well known, the fuel or the fuel-first air mixture to be introduced into the furnace in the form of annular strips. Also the formation of one short flame in the immediate vicinity of the nozzle is known.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird jedoch gleichzeitig der Entflammungspunkt- weiter in das Ofeninnere verlegt und trotzdem eine kurze, den ganzen Ofenquerschnitt ausfüllende Flamme erzeugt. Hinzukommt, daß die höchste Temperatur an der äußeren Oberfläche der Flammengarbe auftritt.In the method according to the invention, however, at the same time Ignition point - moved further inside the furnace and still a short one, the Flame filling the entire furnace cross-section is generated. Come in addition, that the highest temperature occurs on the outer surface of the sheaf of flame.

Versuche haben ergeben, daß bei Zementdrehrohröfen eine beträchtliche Brennstoffersparnis, bezogen auf die Tonne erzeugten Zements, erzielt wird.Tests have shown that in cement rotary kilns a considerable Fuel savings, based on the ton of cement produced, is achieved.

Der für -die Ausführung des vorbeschriebenen Verfahrens erforderliche Brenner besitzt ein Kernrohr, das über die Brennstoffdüse hinausragt und außen um diese in einigem Abstand herumgelegt einen Mantel, der die angesaugte Zweitluft parallel zum Brennstoffstrahl führt.The one required to carry out the procedure described above The burner has a core tube that protrudes beyond the fuel nozzle and around the outside this at some distance around a coat, which the sucked in second air leads parallel to the fuel jet.

Ein Ausführungsbeispiel des Brenners nach vorliegender Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht.An embodiment of the burner according to the present invention is illustrated in the drawing.

Es stellen dar: Abb. i den Brenner im Längsschnitt, Abb. z einen Querschnitt nach B-B der Abb. i, Abb. 3 das Ofenende mit eingebautem Brenner. Hier ist auch die Form der erzeugten Flamme zu erkennen.It shows: Fig. I the burner in longitudinal section, Fig. Z a cross-section according to B-B of Fig. i, Fig. 3 the furnace end with built-in burner. Here is too recognize the shape of the flame generated.

Abb. q. stellt schematisch die Flamme dar, die mit den bisher üblichen Düsen erhalten wird, welche einen vollen Strahl erzeugen.Fig.q. shows schematically the flame that is common with the previous ones Nozzles is obtained which produce a full jet.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der gesamte Brennstoff, gegebenenfalls zusammen mit der Erstluft, in eine . zylindrische Leitung i eingeführt, welche die Düse mit einem nicht dargestellten, mit sehr hohem Druck blasenden Gebläse verbindet. Die Düsenrichtung kann durch eine Schrägflanschv erbindung z geregelt werden.According to the illustrated embodiment, all of the fuel, possibly together with the first air, in one. cylindrical pipe i inserted, which the nozzle with a not shown, blowing at very high pressure fan connects. The direction of the nozzle can be regulated by an inclined flange connection will.

Das sich an die Zuführungsleitung anschließende Brennerrohr 3 umschließt ein Kernrohr 8, das ein Stück über die bei s liegende Brennerrohrmündung hinausragt. Durch Stege g ist das Kernrohr mit dem Brennerrohr verbunden. Um da-ts hinausragende Ende des Kernrohrs ist in einigem Abstand ein Blechmantel ro gelegt, der nach rückwärts auch noch das vordere Ende des Brennerrohrs umschließt. Durch den Stutzen 13 kann zusätzlich Luft in das Kernrohr geleitet werden. Die Formgebung der Rohre ist die bei Düsen übliche, so daß Druckverluste nach Möglichkeit vermieden werden. Die Düse wirkt wie folgt: Das Gemisch aus Brennstoff und Erstluft gelangt in das Brennerrohr 3 und strömt bei s in einem dünnen zylindrischen Strahl aus. Der Strahl strömt zunächst entlang der zylindrischen Wandung B.The burner tube 3 adjoining the supply line encloses it a core tube 8 which protrudes a little beyond the burner tube mouth located at s. The core tube is connected to the burner tube by webs g. To da-ts protruding At the end of the core tube, a sheet metal jacket ro is placed at some distance, which goes backwards also encloses the front end of the burner tube. Through the nozzle 13 can additional air can be fed into the core tube. The shape of the tubes is that usual for nozzles, so that pressure losses are avoided as far as possible. The nozzle works as follows: The mixture of fuel and primary air enters the burner tube 3 and exits at s in a thin cylindrical jet. The jet flows first along the cylindrical wall B.

Die zur vollkommenen Verbrennung des mit Erstluft vermischten Brennstoffes erforderliche Zweitluft wird bei i i in den Blechmantel ro eingesaugt. Die Zweitluft kann kalt oder warm sein, insbesondere kann sie im Kühler des Ofens vorgewärmt sein. Infolge der hohen Brennstoffgeschwindigkeit und der Führung durch die Rohre 8 und ro tritt zunächst keine Vermischung von Brennstoff und Luft ein, vielmehr wird die Luft von dem Brennstoffstrahl weit in das Ofeninnere mitgerissen. Erst dort findet die Durcheinanderwirbelung der beiden Mittel und damit die Verbrennung statt. Diese erfolgt dann allerdings ziemlich schnell, da sowohl Brennstoff wie Luft in. dünnen Schichten sich einander darbieten.For the perfect combustion of the fuel mixed with the first air required secondary air is sucked into the sheet metal jacket ro at i i. The second air can be cold or warm, in particular it can be preheated in the cooler of the furnace. As a result of the high fuel speed and the guidance through the tubes 8 and ro initially there is no mixing of fuel and air, rather the Air carried away by the fuel jet far into the furnace interior. Only found there the confusion of the two agents and thus the combustion takes place. These then takes place fairly quickly, however, since both fuel and air are thin Layers present themselves to one another.

Die Flamme erhält so eine flaschenhalsähnliche Gestalt, wie in Abb. 3 dargestellt ist. Man kann in ihr folgende Zonen unterscheiden: a) in der Mitte einen Luftzylinder 14, wenn Luft bei 13 eingelassen wird, im entgegengesetzten Fall aber einen Raum, in dem kaum irgendeine Gasbewegung stattfindet; b) am Umfang des Zylinders 1q. eine zylindrische, dünnwandige,- aus Brennstoff und Erstluft zusammengesetzte Schicht 15; - -c) eine zylinderförmige Schicht 16 aus Zweitluft, die kalt oder heiß ist, gleichachsig mit der Düse verläuft und die Außenzone des durch die letztere eingeführten Brennstoffstromes bildet.The flame is given a bottle neck-like shape, as shown in Fig. 3. The following zones can be distinguished in it: a) in the middle an air cylinder 14, if air is admitted at 13 , but in the opposite case a space in which hardly any gas movement takes place; b) on the circumference of the cylinder 1q. a cylindrical, thin-walled layer 15 composed of fuel and primary air; - -c) a cylindrical layer 16 of secondary air, which is cold or hot, runs coaxially with the nozzle and forms the outer zone of the fuel flow introduced through the latter.

Bei Verwendung einer derartigen Düse erfolgt die Verbrennung in nachstehender Weise: der Luftzylinder 16 erwärmt sich infolge der Strahlung der Ofenwände und dehnt sich aus, sobald er in die eine erhöhte Temperatur aufweisende Ofenzone dringt, und zwar um so mehr, je weiter der Strahl von der Düse sich entfernt; es bildet sich solcherart um die Schicht 15 eine Hülle der die Verbrennung unterhaltenden, sehr heißen Luft, welche demnach der Verbrennung des erwähnten Gemisches aus Brennstoff und Erstluft und zur Ausbreitung der Flamme nach außen sehr förderlich ist.When using such a nozzle, the combustion takes place in the following way: the air cylinder 16 heats up as a result of the radiation from the furnace walls and expands as soon as it penetrates the furnace zone, which is at a higher temperature, the more the farther the jet from the furnace Nozzle moves away; it is formed of such the layer 1 5 is a sheath of the combustion-sustaining, very hot air, which accordingly is the combustion of said mixture of fuel and primary air and to the propagation of the flame to the outside highly beneficial.

Ist die Luftschicht 16 erhitzt, so erfährt der gasförmige, aus der Mischung des Brennstoffes mit der Erstluft bestehende Zylinder 15 seinerseits eine Erhitzung seines äußeren Teiles, welcher sich in einem gewissen Abstande von der Düse entzündet. Die Verbrennung pflanzt sich quer durch die Masse fort und teilt sich in kurzer Zeit der ganzen Mischung mit, da die Dicke der ga.-förmigen Schicht gering ist und die Oberfläche, welche Wärme durch Strahlung aus der Umgebung empfängt, beträchtlich ist. -Gegen innen zu hingegen behält der mittlere Luftzylinder 1q. eine niedrigere Temperatur bei, bis zum Augenblick der vollständigen Verbrennung der Gasmasse; da die Temperatur dieser Luft niedriger ist, so ist sie tatsächlich der Ausbreitung der Flamme nach innen nicht günstig; andererseits wird durch die Ausdehnung dieser Luft bei Berührung mit den entzündeten Gasen die mit Brennstoff geladene Gasmasse und demnach die Verbrennungszone von der Düsenachse entfernt. If the air layer 16 is heated, the gaseous cylinder 15 consisting of the mixture of the fuel with the primary air experiences a heating of its outer part, which ignites at a certain distance from the nozzle. The combustion spreads across the mass and is quickly communicated to the whole mixture, since the thickness of the Ga. -Shaped layer is small and the surface area which receives heat through radiation from the surroundings is considerable. -In contrast, the middle air cylinder retains 1q. a lower temperature at, until the moment of complete combustion of the gas mass; as the temperature of this air is lower, it is in fact not favorable to the propagation of the flame inwards; on the other hand, the expansion of this air upon contact with the ignited gases removes the gas mass charged with fuel and thus the combustion zone from the nozzle axis.

So erhält man eine birnenförmige Flamme ohne axiale Spitze sehr hoher Temperatur insbesondere am Umfang, während bei einer bisher üblichen Mischdüse mit vollem Strahl die Flamme die in Abb. q. angedeutete Form mit drei Abschnitten aufweist, und zwar: einem inneren Abschnitt i g ohne Flamme, in dem eine nichtbrennende Mischung von Luft und Brennstoff vorhanden ist, da die Wirkung der Außenstrahlung nicht genügt, um sie derart zu erhitzen, daß sie entzündet wird; eine Zone 2o, in der die Verbrennung durch Berührung von außen gegen die Flammenachse zu fortschreitend, unvollkommen und langsam vor sich geht; eine Zone 21 an der Spitze und am Umfang, in der die Masse in einer eine hohe Temperatur aufweisenden Umgebung ihre Verbrennung vervollständigt.So you get a pear-shaped flame without an axial tip very high Temperature in particular on the circumference, while with a previously common mixing nozzle with full beam the flame shown in Fig. q. has indicated shape with three sections, namely: an inner section i g without flame, in which a non-burning mixture of air and fuel is available, since the effect of the external radiation is insufficient, to heat it so that it is ignited; a zone 2o in which the combustion too progressive through external contact against the flame axis, imperfect and going slowly; a zone 21 at the top and at the periphery in which the Mass completes its combustion in a high temperature environment.

In der Düse gemäß der Erfindung ist der Durchmesser der Flamme regelbar. Die Flamme kann nämlich verkürzt und im Durchmesser erweitert werden, und zwar um so mehr, je größer die Menge der bei i i eintretenden Zweitluft und je höher ihre Temperatur ist. Diese Regelung wird insbesondere durch den kegelstumpfförmigen Fortsatz 1a ermöglicht, durch dessen Verstellung der Einlaßquerschnitt i i veränderbar ist.In the nozzle according to the invention the diameter of the flame is adjustable. The flame can be shortened and enlarged in diameter by the more, the greater the amount of secondary air entering at i i and the higher its Temperature is. This regulation is made in particular by the frustoconical extension 1a enables the inlet cross section i i can be changed by adjusting it.

Die üblichen einfachen Rohrdüsen oder Brenner können leicht in einen Brenner gemäß der Erfindung umgebaut werden.The usual simple pipe nozzles or burners can easily be inserted into one Burner can be rebuilt according to the invention.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Process for the combustion of gaseous, liquid or pulverulent fuels, especially for heating cement rotary kilns or similar systems in which the air volumes required for combustion through a guide sleeve placed around the fuel nozzle parallel to the exiting one Fuel jet are supplied, characterized by two measures known per se i. the fuel or the fuel / first air mixture is used with one of the usual Pressure from zoo to 25o mm WS considerably exceeding pressure blown in and 2. the Fuel or the fuel-Erstlu.ftbeispiel is also in an annular Beam introduced into the furnace. z. Burner for carrying out the method according to claim i with an outer sleeve for the supply of the secondary air, characterized in that that over the mouth (s) of the fuel nozzle a core tube (8) for the inner limitation of the fuel jet protrudes and the outer guide sleeve (io) at some distance from the core tube (8) is attached. 3. Burner according to claim 2, characterized in that that the core tube (8) is set up for the supply of further air.