DE7243054U

DE7243054U - Jacket nozzle for rotary kilns

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Publication number: DE7243054U
Application number: DE7243054U
Authority: DE
Original assignee: KRUPP F GmbH
Current assignee: KRUPP F GmbH
Publication date: 1974-05-16

Description

Manteldüse für DrehrohrofenJacket nozzle for rotary kiln

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine zum Einleiten von Gasen bestimmte Manteldüse für Drehrohrofen, insbesondere zum Einleiten von oxidierenden Gasen in Reduktionsdrehrohröfen, bestehend aus einem an seinem freien Ende mit mindestens einer Düsenöffnung versehenen, den Ofenmantel durchdringenden rohrartigen Hohlkörper.The present invention relates to a jacket nozzle intended for the introduction of gases for rotary kilns, in particular for the introduction of oxidizing gases in reduction rotary kilns, consisting of one on his Free end provided with at least one nozzle opening, the furnace shell penetrating tubular hollow body.

Durch die bei den meisten bekannten Reduktionsverfahren vorgesehene Einleitung von oxidierenden Gasen, wie Luft, ' sauerstoffangereicherte Luft oder technisch reiner Sauerstoff, über Manteldüsen in den Drehrohrofen wird ein mehr oder weniger großer Anteil der im Abgas des Ofens enthaltenen brennbaren Bestandteile, wie Kohlenmonoxid und Wasserstoff, durch Verbrennung dem Red%uktionsprozeß innerhalb des Ofens zunutze gemacht. Dadurch kann ein erheblicher Anteil der endothermen Wärme der Reduktionsreaktionen, die im Drehrohrofen durchgeführt werden sol-The introduction of oxidizing gases such as air, which is provided for in most of the known reduction processes, ' oxygen-enriched air or technically pure oxygen, A more or less large proportion of the in the exhaust gas from the furnace is transferred via jacket nozzles into the rotary kiln contained flammable components, such as carbon monoxide and hydrogen, by burning the reduction process made use of within the furnace. As a result, a considerable proportion of the endothermic heat of the reduction reactions, which should be carried out in the rotary kiln

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len, gcucckt werden· Ferner wird vermieden, daß noch,ver-len, be checked · Furthermore, it is avoided that still,

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brennbare Bestandteile im Abgas den Drehrohrofen unge-combustible components in the exhaust gas

nutzt verlassen«uses leave «

Die Austrittsöffnung für die oxidierenden Gase befindet sich im allgemeinen am Ende des rohrförmigen Hohlkörpers und ist so gestaltet, daß der Austritt der oxidierenden Gase in der Ofenlängsachse im Gleich- oder GegenstromThe outlet opening for the oxidizing gases is generally located at the end of the tubular hollow body and is designed so that the exit of the oxidizing gases in the longitudinal axis of the furnace in cocurrent or countercurrent

zur HauptStrömungsrichtung der Abgase ermöglicht wird.to the main flow direction of the exhaust gases is made possible.

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Dadurch wird erreicht, daß der Ort der Wärmeentwicklung durch die Reaktion der oxidierenden Gase und der verbrennbaren Bestandteile der Abgase gleichen Abstand von der umgebenden Ofenwandung hat. wodurch eine örtliche j Überhitzung der feuerfesten Ofenauskleidung vermieden wird.This ensures that the place of heat generation due to the reaction of the oxidizing gases and the combustible components of the exhaust gases equal distance of the surrounding furnace wall. whereby a local j Overheating of the refractory furnace lining avoided will.

Die Manteldüsen unterliegen im Betrieb hohen und verschiedenartigen Belastungen. Beim Eintauchen in die ; , Beschickung wird der eingetauchte Teil des rohrartigen '. Hohlkörpers bei jeder Ofenumdrehung abgekühlt und an- ·· schließend im freien Ofenraum erneut aufgeheizt, da die Temperatur im freien Ofenraum,insbesondere nahe des in der 'Regel an einem Ofenende angeordneten Zentralbren- ,, ners, erheblich über der in der Beschickung liegt. Der nahe der Ofenachse sich befindende Teil des rohrartigen Hohlkörpers behält dagegen unter geringen Schwankungen eine Temperatur bei, die sich aus der im freien Ofenraum herrschenden Temperatur, aus der Temperatur des innerhalb des Hohlkörpers strömenden Gases, aus auftretender geringfügiger Wärmeleitung im Werkstoff des Hohlkörpers und aus der jeweiligen Düsenposition im Ofen ergibt. jThe jacket nozzles are subject to high and different loads during operation. When immersed in the; , Charging becomes the submerged part of the tubular '. The hollow body is cooled down with every revolution of the furnace and then heated up again in the free furnace space, since the temperature in the free furnace space, especially close to that in The central burner, which is usually arranged at one end of the furnace, is considerably higher than that in the loading area. Of the On the other hand, the part of the tubular hollow body located near the furnace axis retains with slight fluctuations a temperature at that results from the temperature in the free furnace space, from the temperature of the inside of the hollow body flowing gas, from occurring slight heat conduction in the material of the hollow body and results from the respective nozzle position in the furnace. j

Neben der hohen thermischen Belastung infolge der im'allgemeinen etwa zwischen 800 und 1200 C betragenden Abgastemperatur ergibt sich durch das zeitweilige Eintauchen in die Beschickung eine erhebliche Temperaturwechselbeanspruchung _β Darüber hinaus kommen.jedoch noch erhebliche mechanische Belastungen der Manteldüse hinzu, die zum einen durch ihr Eigengewicht und zum anderen durch Ein-In addition to the high thermal stress due to the im'allgemeinen about amount forming between 800 and 1200 C exhaust gas temperature, a significant thermal cycling resulting from the temporary immersion into the loading _β In kommen.jedoch still considerable mechanical loads on the jacket nozzle also added that on the one hand by its own weight and on the other hand through

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tauchen in die Beschickung entstehen, wovon diedive into the feed, of which the

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rohrförmigen Hohlkörpers ihr Maxiraum erreichende Bie-j» gespannung sich am stärksten auswirkt. Ausgehend von temperaturbeständigen Stählen hat man nun versucht,j durch Verbesserung der Werkstoffqualität chrom- jund nik· kelhaltiger Stähle die mechanische Festigkeit_dieser Werkstoffe auch bei hoher Temperatur heraufzusetzen (Stahl und Bisen 19^2, Nr. l8, Seite 1227). Diese Maßnahme hat bei einem gleichmäßigen Ofenbetrieb, d. α. keino Schwankungen der Abgas- und Beschickungszusauimensetzung sowie der entsprechenden Temperatur, an den jeweiligen Positionen, auch zu besseren Standzeiten der Manteldüsen geführt. Da sich jedoch in der Praxis durch Materialentmischungen, Temperaturschwankungen und anderen von Zeit zu Zeit auftretenden Unregelmäßigkeiten ein ungleichmäßiger Ofenbetrieb mei«;t nicht vermeiden läßt, trxtt sofort eine Überbeanspruchung des Manteldüsenwerkstoffs auf. Überbeanspruchte Manteldüsen werden undicht oder knicken ab. Die Reparatur der beschädigten oder zerstörten Düsen hat jedoch immer einen Ofenstillstand und damic eine Prozeßunterbrechung und Produktivitätsminderung zur Folge.tubular hollow body reaching its maximum space tension has the greatest impact. Starting from Attempts have now been made to improve temperature-resistant steels by improving the quality of the material chromium and nik · of flanged steels the mechanical strength of these To increase materials even at high temperatures (Stahl und Bisen 19 ^ 2, No. 18, page 1227). This measure has a steady furnace operation, i. α. no fluctuations in the exhaust gas and feed composition and the corresponding temperature at the respective positions, also for better service life of the Jacket nozzles out. In practice, however, this is caused by material segregation, temperature fluctuations and other irregularities that occur from time to time uneven furnace operation must not be avoided leaves, trxtt an overstressing of the jacket nozzle material immediately. Overstressed jacket nozzles become leaky or kink. However, repairing the damaged or destroyed nozzles always has one Furnace standstill and damic a process interruption and Reduced productivity as a result.

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Zu allen genannten Beanspruchungen kommt an be stirem ten Ofenpositionen noch .eine chemische Beanspruchung des Manteldüsenmaterials hinzu, da an diesen Stellen innerhalb der- Beschickung reduzierende Bedingungen und außerhalb der Beschickung oxidierende Bedingungen vorherrschen. Auch dieser Belastung muß der Düsenwerkstoff an den in Frage kommenden Stellen gewachsen sein.In addition to all of the above-mentioned stresses, there is only one Furnace positions still. A chemical exposure of the Jacket nozzle material added, as at these points within the charge reducing conditions and Oxidising conditions prevail outside the feed. The nozzle material must also withstand this load have grown in the places in question.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Manteldüse für Drehrohrofen t.u schaffen, die auch bei ungleichmäßigem Ofenbetrieb eine erheblich längere Standzeit als die bekannten Düsen aufweist. Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Manteldüse an ihrem dem Ofenmantel zugewandten Teil zumindest soweit, wie dieser von der Ofenbeschickung bestrichen wird, mit einem den rohrartigen Hohlkörper mit geringem Abstand umgebenden Hüllrohr versehen ist.The object of the present invention is therefore to create a jacket nozzle for rotary kiln t.u, which is also used in uneven furnace operation has a significantly longer service life than the known nozzles. The solution the task is that the jacket nozzle on its part facing the furnace jacket at least as far as this is coated by the furnace charge, with a tubular hollow body with a small distance surrounding cladding tube is provided.

-₀ Das Hüllrohr verhindert die starke Temperaturwechsel- ; beanspruchung des Manteld'isenwerkstoff s und nimmt die beim Eintauchen in die Beschickung auftretenden mechanischen Belastungen auf, so daß die Beanspruchung des rohrartigen Hohlkörpers erheblich vermindert wird. Da- ₀ The cladding tube prevents the strong temperature change; stress on the jacket iron material and absorbs the mechanical loads occurring when it is immersed in the charge, so that the stress on the tubular hollow body is considerably reduced. There

-c durch die geringere Belastung die Anforderungen an die Werkstoffqualität geringer werden, ist die neue Manteldüse in der Herstellung nicht oder nur geringfügig teurer als die bekannten Manteldüsen·-c the requirements due to the lower load the material quality decrease, the new jacket nozzle is not or only slightly in production more expensive than the well-known jacket nozzles

Die mechanischen Belastungen der Manteldüse werden dar-OQ über hinaus erheblich besser aufgefangen, wenn zwischen dem rohrartigen Hohlkörper und dem Hüllrohr Abstandshalter zur Einstellung eines koaxialen Abstandes angeordnet sind. IThe mechanical loads on the jacket nozzle are dar-OQ In addition, it is much better caught when spacers are placed between the tubular hollow body and the cladding tube are arranged for setting a coaxial distance. I.

: In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dr.Ü die Abstandkshalter zumindest teilweise mit dem : rohrartigen Hohlkörper verbunden oder Bestandteil des: In a further embodiment of the invention it is provided dr.Ü the spacers at least partially with the : tubular hollow body connected or part of the

Hohlkörpers und im wesentlichen in der mit der Quer- • schnittsebene des Drehrohrofens zusammenfallenden ϊ-ängs-The hollow body and substantially in the transverse • with the sectional plane of the rotary kiln coincident ϊ-ängs-

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mittelschnittsebene der Manteldüse angeordnet sind.are arranged mid-section plane of the jacket nozzle.

Diese Abstandshalter, insbesondere wenn sie die Form von Längsrippe^ aufweisen, können bis zum düsenseitigen Ende des Hüllrohres reichen und ergeben eine weitere erhebliche Versteifung.These spacers, especially if they have the shape of a longitudinal rib ^, can up to the nozzle side Extend the end of the cladding tube and result in a further substantial stiffening.

Es ist zweckmäßig, daß das Hüllrohr aus einem keramischen Werkstoff besteht- Die schlechte Wärmeleitfähig keit des keramischen Werkstoffs schafft in bezug auf die Wärmeabstrahlung auf den rohrartigen Hohlkörper konstante Verhältnisse, wodurch dieser gegen Temperaturwechselbeanspruchungen wirksam geschützt wird. Der keramische Werkstoff hält hohen Arbeitstemperaturen stand, wie sie beispielsweise bei der Metallisierung von Chromerzen ojer chromoxidhaltigen Rohstoffen im Drehrohrofen auftreten.It is useful that the cladding tube consists of a ceramic material - the poor thermal conductivity ability of the ceramic material creates in relation to the heat radiation on the tubular hollow body constant conditions, whereby it is effectively protected against thermal shock loads. Of the Ceramic material withstands high working temperatures, such as those used in metallization of chrome ores ojer raw materials containing chromium oxide in Rotary kiln occur.

Anbackungen am Hüllrohr können dadurch weitgehend vermieden werden, daß das Hüllrohr aus einem hitzebeständigen metallischen Werkstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit besteht.Caking on the cladding tube can largely be avoided in that the cladding tube consists of a heat-resistant metallic material with good thermal conductivity.

Für Fälle besonders hohen thermischen Wpühselbeanspruchungenist es vorteilhaft, wenn das Hüllrohr doppelwandig ausgebildet und der Zwischenraum von einem erhitzten fließenden Medium ausgefüllt ist.For cases of particularly high thermal purging loads it is advantageous if the cladding tube is double-walled and the intermediate space is heated flowing medium is filled.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt. Es zeigen:Several exemplary embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawing. Show it:

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Pig. 1 einen Querschnitt durch einen Drehrohrofen im Bereich einer Manteldüse,Pig. 1 shows a cross section through a rotary kiln in the area of a jacket nozzle,

Fig. 2 die Manteldüse in größerem Maßstab und teilweise Im Längsschnitt, ^: 2 shows the jacket in a larger scale and partly in longitudinal ^section.:

Fig. 3 bis 5 Jeweils verschiedene AuefUhrungeforme einer Manteldüse im Querschnitt· ιFIGS. 3 to 5 each different embodiment forms of a jacket nozzle in cross section

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Xn Fig· 1 ist die ManteldUse 1 in der Lag» derIn FIG. 1, the jacket nozzle 1 is in the position

l ; sten Biegebeanspruchung (Lage a) dargestellt, während die anderen drei Extremlagen b, c und d strichpunk-_| tiert angedeutet sind· Die Lage b entspricht ;annähexrnd der Lage a, während in der Lage c durch das Eigenge« wicht die geringste mechanische Beanspruchung (Zug) auftritt· Die entsprechend geringe (Druck-) Beanspruchung in der Lage d wird überlagert durch die' sich aus dem Gewicht der Ofenbeschickung 19 und der entgegenge-l; most bending stress (position a) shown, while the other three extreme positions b, c and d dash-dot _| The position b corresponds approximately to position a, while in position c the lowest mechanical stress (tensile) occurs due to its own weight. The correspondingly low (compressive) stress in position d is superimposed by the from the weight of the furnace charge 19 and the opposite

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richteten Antriebskraft ergebenden Biegebeanspruchung.directed bending stress resulting in driving force.

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Die Drehrichtung des Ofens 2 ist durch den Pfeil 3 augezeigt. Die Düsenöffnung 4 befindet sich in jeder Lage drr Manteldüse in der Ofenlängsachse 5*The direction of rotation of the furnace 2 is indicated by the arrow 3. The nozzle opening 4 is in every position drr jacket nozzle in the furnace longitudinal axis 5 *

Fig. 2 zeigt die Anordnung des dem rohrartigen Hohlkörper 6 mit geringem Abstand umgebenden Hiillrohrejs 7· Es sind zwischen dem Hohlkörper 6 und dem Hüllrohr 7 angeordnete Distanzstege 8 sowie Distanzbolzen 9 !gezeigt, die alternativ oder in Kombination verwendet werden können· Der Abstand zwischen dem Hohlkörper 6 und dem Hüllrohr 7 bzw. die Höhe der Distanzstege 8 beträgt vorteil' hafterweise etwa das 0,5-fache bis 1,5-fache der Vand-Fig. 2 shows the arrangement of the tubular hollow body 6 surrounding the tubular hollow body 6 at a small distance. There are spacer webs 8 and spacer bolts 9! Are shown between the hollow body 6 and the jacket tube 7, which can be used alternatively or in combination Hollow body 6 and the cladding tube 7 or the height of the spacer webs 8 is advantageously about 0.5 times to 1.5 times the Vand-

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stärke dos HUlIrohres 7. Bei Doppelwandigkeit des Hüllrohres ist dessen Gesamtwandstärke heranzuziehen. Das Hüllrohr 7 durchdringt den mit einem Mauerwerk 10 ausgekleideten Ofenmantel 11 und ist mittels eines Flansches 12 am Ofenmantel 11 befestigt. Der Hohlkörper 6 ist mit dieser Befestigung über einen Flansch 13 verbunden. Dadurch ergibt sich eine Einspannung, die die im Wechsel auftretenden Zug- und Druckspannungen sicher aufnimmt.Thickness of the enveloping tube 7. If the enveloping tube is double-walled its total wall thickness is to be used. The cladding tube 7 penetrates that which is lined with masonry 10 Furnace shell 11 and is fastened to the furnace shell 11 by means of a flange 12. The hollow body 6 is connected to this attachment via a flange 13. This results in a restraint that the im Reliably absorbs alternating tensile and compressive stresses.

Die Länge des in Fig. 2 dargestellten Hüllrohres 7 beträgt etwa 0,6 der Gesamtlänge der Manteldüse 1. Eine derartige Länge hat sich für den Regelfall als ausrei- ; chend erwiesen. Für Sonderfälle kann das Hüllrohr länger und - wie strichpunktiert angedeutet - noch bis an die Düsenöffnung k heranreichend ausgebildet werden. Größere Längen als 0,8 der Gesamtlänge der Manteldüse dürften jedoch in der Praxis kaum in Frage kommen. ■ The length of the cladding tube 7 shown in FIG. 2 is approximately 0.6 of the total length of the jacket nozzle 1. Such a length has generally proven to be sufficient; proved accordingly. For special cases, the cladding tube can be longer and - as indicated by dash-dotted lines - be designed to extend as far as the nozzle opening k . However, lengths greater than 0.8 of the total length of the jacket nozzle are unlikely to come into question in practice. ■

Anstelle oder neben den Distanzstegen 8 oder den durch den Hohlkörper 6 hindurchgeführten Distanzbolzen 9 können die Form von Längsrippen aufweisende Abstandshalter l4 am Hohlkörper, 6 angeordnet werden (Fig. 3). Die Längsrippen lk sind in oder nahe der mit der Querschnittsebene des Drehrohrοfei s zusammenfallenden Längsmittelschnittsebene 15 der Manteldüse 1 angeordnet'und sind entweder - wie in der linken Hälfte der Fig. 3 dargestellt - Bestandteil des Hohlkörpers 6 oder - wie der rechten Hälfte¹ der Fig. 3 ^zu entnehmen ist - am Hohlkörper 6 angeschweißt oder auf andere Weise an diesem befestigt.Instead of or next to the spacer webs 8 or the spacer bolts 9 passed through the hollow body 6, spacers 14 having the shape of longitudinal ribs can be arranged on the hollow body 6 (FIG. 3). The longitudinal ribs lk are arranged in or near the longitudinal center sectional plane 15 of the jacket nozzle 1 which coincides with the cross-sectional plane of the rotary tube ofei s and are either - as shown in the left half of FIG. 3 - part of the hollow body 6 or - like the right half ¹ of FIG 3 ^{can be} seen - welded to the hollow body 6 or attached to it in some other way.

Pig. k zeigt eine weitere Gestaltungsraöglichkeit der Längsrippen, indem sich Längsrippen l6 über die Wand des Hohlkörpers 6 nach innen hin fortsetzen· Neben der damit erzielbaren größeren Steifigkeit könnbn die innenliegenden Rippenteile erforderlichenfalls gleichzeitig als Leitschienen für das zuzuführende Gas dienen. Wie die rechte Hälfte der Fig. k zeigt, können über Bolzen 17 der Hohlkörper 6, die Rippen l6 und das Hüllrohr 7 gleichzeitig miteinander ver blind en werden.Pig. k shows a further design option for the longitudinal ribs, in that the longitudinal ribs 16 continue inward over the wall of the hollow body 6. In addition to the greater rigidity that can be achieved, the inner rib parts can also serve as guide rails for the gas to be supplied, if necessary. As the right half of FIG. K shows, bolts 17 of the hollow body 6, the ribs l6 and the cladding tube 7 can be blinded to each other at the same time.

Besonders einfach herzustellen ist das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5, wobei als Längsrippen ledigiL cn zwei gegenüberliegende Erhöhungen l8 der Wandstärke ' des Hohlkörpers 6 vorgesehen sind. Die dargestellten _lt-t Formen der Abstandshalter können auch miteinander kombiniert oder ähnlich gestaltet werden. Es kann auch zweckmäßig sein, daß die Abstandshalter mit dera Hüllrohr 7 verbunden oder dessen Bestandteil sin<jl.The embodiment according to FIG. 5 is particularly easy to manufacture, with only two opposite elevations 18 of the wall thickness of the hollow body 6 being provided as longitudinal ribs. The illustrated _lt -t shapes of the spacers can also be combined with one another or designed similarly. It can also be useful that the spacers are connected to the cladding tube 7 or its component sin <jl.

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Claims

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A jacket nozzle intended for the introduction of gases for rotary kilns, in particular for the introduction of oxidizing gases into reduction rotary tubes, consisting of a tubular hollow body which is provided at its free end with at least one nozzle opening and penetrates the furnace jacket, characterized in that the jacket nozzle (l) is attached to their facing the furnace jacket (ll) ^; Part too- ', at least as far as this one from the Ofenbes hickuag (19) !. is coated, is provided with a casing tube (7) surrounding the tubular hollow body (6) with a slight spacing.

2.

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Jacket nozzle according to Claim 1, characterized in that between the tubular hollow body (6) and the jacket tube (7) Spacers (8, 9, l4, l6, l8) for setting a are arranged coaxial distance.

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Jacket nozzle according to claim 2, characterized in that the spacers (l4, l6, l8) at least partially with the tubular hollow body (6) connected or part of the hollow body (6) and in and / or near the with the cross-sectional plane of the rotary kiln (2) coinciding with the longitudinal mit-uelschnittsplane (l5) of the jacket nozzle (l) are arranged.

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Jacket nozzle according to Claim 3, characterized in that the spacers have the shape of longitudinal ribs (1Λ, l6, i8), which at least up to the end of the nozzle on the nozzle side Cladding tube (7) are enough. !

G 72 kl 054.7G 72 kl 054.7

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5· ManteldUse nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die LKnge de· HUllrohres (7) höchstens etwa 0,6 dor Gesamtlänge der Kanteldüse (1) beträgt.5 jacket use according to one of the preceding claims, characterized in that the length of the casing tube (7) a maximum of about 0.6 dor the total length of the edge nozzle (1) is.

6. ManteldUee nach einem der vorhergehenden Ansprüche,6. ManteldUee according to one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet, daß daa Hüllrohr (7) aus einem keramischen Verkatoff besteht·characterized in that the cladding tube (7) consists of a ceramic catalyst

7· ManteldUee' nach einem der Ansprüche 1 bia 5, dadurch " gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (7) aus einem hitzebestKndigen metallischen Werkstoff besteht.7 · ManteldUee 'according to one of Claims 1 to 5, characterized in that " characterized in that the cladding tube (7) consists of a heat-resistant metallic material.

8· Honteldüse nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (7) doppelwandig gestaltet ist und der dadurch gebildete Zwischenraum von einem erhitzten fließenden Medium ausgefüllt ist.8 · Hontel nozzle according to claim 7 »characterized in that that the cladding tube (7) is double-walled and the space thus formed is heated by one flowing medium is filled.