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Verfahren zur Verbrennung von schwer zündbarem Brennstoff und Anlage
zur Ausführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung
von schwer zündbarem Brennstoff, der in pulverförmigem Zustand zusammen mit Luft
durch einen Brenner in einen Ofen, besonders einen Drehrolirofen, eingeblasen wird,
sowie eine Anlage zur Ausübung des Verfahrens.
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Es ist bekannt, daß gewisse Brennstoffe, wie z. B. Anthrazit, selbst
wenn sie in pulverförmigem Zustand zusammen mit Luft in einen Ofen eingeblasen werden,
sich schwer zünden lassen infolge ihres geringen Gehalts an flüchtigen Bestandteilen,
ferner, daß normale Gaskohle sich im genannten Zustand ohne weiteres zünden läßt,
da diese Kohle bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen einen großen Teil flüchtiger
Bestandteile abgibt, die in Form von leicht zündbarem Gas verbrennen und die sogenannten
Gaskalorien entwickeln, die bei Kohle dieser Art etwa i5oo bis Zooo KalAcg betragen.
Bei Anthrazit dagegen ist die Zahl von Gaskalorien so niedrig, etwa 3oo bis 400
Kal./kg, .daß die hierdurch entwickelte Wärmeungenügend ist, um den Koks zu zünden,
der sich aus den Anthrazitteilchen bildet, gleich nachdem sie in den Ofen eingeblasen
sind. Die festen Teilchen des Anthrazits werden erst bei etwa goo° angezündet. Die
von den Gaskalorien des Anthrazits entwickelte Wärme vermag seinen festen Stoffteilchen
nur eine Temperatur von etwa 400' zu geben, da .die erforderliche Menge von Primärluft
auch bis auf .diese Temperatur erhitzt wird. Die zugesetzte Sekundärluft hat bei
den bekannten Verfahren auch eine Temperatur von etwa 40o° und kann infolgedessen
die
Zündung nicht fördern. Bei dem bisher bekannten Verfahren erfolgt die Zündung des
Brennstoffes weiter im Ofen drinnen, wodurch die Brennzone außer Sicht gerät. Infolgedessen
wird es unmöglich, den Verbrennungsvorgang zu kontrollieren, so daß der Brenngrad
von z. B. im Ofen hergestellten Zementklinkern schwankt. Wenn eine schlechte Zündung
des Brennstoffes erfolgt, dann bewirkt der unverbrannte Brennstoff, der auf das
Gut, beispielsweise gebrannte Zementklinker, herabfällt, eine Reduktion der Klinker,
so daß. ein Mißfärben derselben entsteht.
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Die hier erwähnten Verhältnisse, die bei Anthrazit auftreten, kommen
ebenfalls bei anderem schwer zündbarem Brennstoff in Frage, wie z. B. bei sehr nasser
und aschenreicher Kohle und Torf oder sehr grober Kohle sowie bei schwer zündbarem
Öl.
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Gemäß der Erfindung werden obige Nachteile dadurch beseitigt, daß
die für die Verbrennung nötige Sekundärluft und etwaige andere Luft oder anderes
Gas, welches außer der Primärluft dem Ofen zugeführt wird und welches eine kühlende
Wirkung auf den Kohlenstaubstrahl des Brenners oder auf das unter demselben befindliche
Gut im Ofen ausübt, an einer Stelle in den Ofen geleitet wird, die sich oberhalb
des Brenners befindet, so daß sie nicht in denjenigen Teil des Ofens gelangt, der
sich zwischen dem Kohlenstaubstrahl und dem Gut befindet. Erfindungsgemäß kann Luft
oder Gas, welches schon in den Ofen hineingeströmt ist, aus demselben wieder hinausgesäugt
werden, ehe es in den Teil des Ofens zwischen dem Kohlenstaubstrahl und dem Gut
gelangt. Aus dem Ofen abgesaugte Luft kann erfindungsgemäß wieder teils als Primärluft
direkt, teils durch eine Vermahlungsvorrichtung mit zugehörigem Zyklon und anschließend
als Sekundärluft in den Ofen eingeführt werden. Solche abgesaugte Luft kann erfindungsgemäß
auch teils als Sekundärluft direkt in den Ofen eingeblasen werden. Erfindungsgemäß
können dem Ofen außer der abgesaugten Luft oder dem abgesaugten Gas auch Stoffe
zugeführt werden, die eine solche Temperatur haben oder die zusammen mit der genannten
Luft eine solche Temperatur zu entwickeln vermögen, daß die Kohlenstaubteilchen
des Brenners geziindet werden. Beispielsweise können in den Ofen brennbare Stoffe,
wie staubförmiger fester Brennstoff oder Generatorgas, eingeführt werden, wobei
diese brennbaren Stoffe mit der eingeführten Luft separat im Ofen verbrennen und
dadurch den Kohlenstaubteilchen und der Primärluft des Brenners Wärme zuführen.
Wenn Generatorgas von einem außerhalb des Ofens befindlichen Gasgenerator separat
zugeführt wird, dann entspricht dies einer Einführung in den Ofen von Gaskalorien,
die leicht zündbar sind, wodurch dem Nachteil der Armut an Gaskalorien, der den
hier erwähnten Brennstoffen eigen ist, abgeholfen wird. Die aus dem Ofen abgesaugte
Luft oder das abgesaugte Gas kann erfindungsgemäß auch mit heißen Rauchgasen gemischt
und alsdann wiederum in den Ofen eingeführt werden. Die Rauchgase können .beispielsweise
von einem Hilfsfeuer herrühren.
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Gemäß der Erfindung kann die Wärmestrahlung vom Material zu den Kohlenstaubteilchen
des Brenners, nachdem ein Hinwegstreichen von kühlender Luft oder Gas über das Gut
unterhalb derselben verhindert worden ist, weiter dadurch erhöht werden, daß indifferente
Stoffe, wie z. B. beim Zementbrennen bereits gebrannte Zementklinker, der Ofenfüllung
zugesetzt werden. Hierdurch vergrößert sich die Materialmenge, die im Ofen unter
den Kohlenstaubteilchen fließt, und eine größere Wärmemenge wird an diese als Strahlhitze
abgegeben, wodurch die Zündung der Kohlenstaubteilchen ermöglicht wird. Beispielsweise
kann man etwa 5o '/o zurückgeführtes Gut in der Ofenfüllung verwenden.
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Durch die Erfindung erzielt man, daß die Wärmestrahlung vom Gut des
Drehrohrofens zu den Kohlenstaubteilchen sich erhöht, weil das Material nicht abgekühlt
wird durch Hinwegströmen von Luft oder Gas über dasselbe, während es sich unter
den Kohlenstaubteilchen des Brenners befindet. Diese erhöhte Wärmestrahlung bewirkt
eine kräftige Erhitzung des Kohlenstaubes, . so daß dieser gezündet wird, Ferner
erreicht man durch Zusatz der Sekundärluft zum Ofen oberhalb des Brenners, daß der
Kohlenstaub des Brenners, wenn einmal gezündet, nicht übermäßig rasch verbrennt,
wie es der Fall ist, wenn die Sekundärluft gleichmäßig um den Brenner verteilt zugesetzt
wird. Eine ruhige Verbrennung der Kohlenstaubteilchen bedeutet, daß das Futter des
Ofens nicht so hohen Temperaturen ausgesetzt wird, daß eine Beschädigung desselben
in Frage kommt. Überhaupt wird durch die Erfindung ermöglicht, daß man in der Brennzone
des Drehrohrofens mit normalen Guttemperaturen arbeiten kann, beispielsweise beim
Zementbrennen im Drehrohrofen mit etwa 1q.50°, und doch eine befriedigende Zündung
des Anthrazits oder eines anderen schwer zündbaren Brennstoffes erzielen kann. Eine
normale Temperatur in der Brennzone ist von größter Wichtigkeit für das Futter,
da es sich herausgestellt hat, daß eine Temperatur des Gutes in der Brennzone von
etwa 165o° die Haltbarkeit des Futters bis auf einen Bruchteil der einer normalen
Temperatur entsprechenden Lebensdauer herabsetzt. Erfindungsgemäß hat es sich als
möglich erwiesen, einen Kohlenstaubstrom, der looprozentig aus Anthrazit besteht,
zu verbrennen, der einen Gaskalorienwert von nur etwa 1 7 o kcal pro kg trockenen
Anthrazit besitzt und etwa 2o 1/o Asche enthält. Ferner erzielt man, daß die Brennzone
nicht außer Sicht gerät und daß kein Mißfärben der Klinker beim Zementbrennen entsteht.
Hierzu kommt noch, daß die über dem Brenner zugeführte Sekundärluft als eine kühlende
Schicht dient zum Schutze des Ofenfutters.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist nicht auf Ofen des Drehrohrofentypus
beschränkt, sondern kann überall in Anwendung gebracht werden, wo schwer zündbarer
Brennstoff in staubförmigem
Zustand zusammen mit Luft in einen Ofen
eingeblasen wird. Als Beispiele von Brennstoffen, die sich gemäß der Erfindung verbrennen
lassen, seien erwähnt: Mischungen von schwer anzündbaren Anthrazitarten mit sehr
aschenreicher Kohle oder Mischungen mit sehr nasser Kohle oder Mischungen von Anthrazit
mit Torfmull mit einem Wassergehalt von 5o°/o.
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Die Luft, die erfindungsgemäß aus dem Ofen abgesaugt wird, ist bei
Drehrohröfen gewöhnlich Luft, die zum Kühlen des aus dem Ofen kommenden Gutes benutzt
worden ist. Diese abgesaugte Luft kann außer als Sekundärluft für den Ofen, woraus
sie eben abgesaugt ist, auch anderen Zwecken dienen. Beispielsweise kann sie zum
Trocknen von Material außerhalb des genannten Ofens Verwendung finden. Die Luft,
die erfindungsgemäß aus einem Drehrohrofen für Zementbrennen abgesaugt wird, hat
eine Temperatur von etwa .Ioo°, und bei der Verbrennung von schwer anzündbaren Brennstoffen
ist es besonders vorteilhaft, die Primärluft dem Drehrohrofen zu entnehmen.
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Zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann eine Anlage,
bestehend aus einem Ofen, besonders einem Drehrohrofen, und einem in demselben angeordneten
Brenner, verwendet werden. Das charakteristische Merkmal der Anlage gemäß der Erfindung
besteht darin, daß man im Ofen mindestens ein unterhalb des Brenners desselben ausmündendes
Rohr zum Absaugen von Luft aus dem Ofen und mindestens ein oberhalb .des genannten
Brenners ausmündendes Rohr zum Einblasen von Luft in den Ofen angeordnet hat. Erfindungsgemäß
kann unter dem Brenner im Ofen weiter noch ein Hilfsbrenner angeordnet werden, der
vorzugsweise derselben Vermahlungsanlage für Brennstoff wie der Hauptbrenner angeschlossen
ist oder der einem außerhalb des Ofens angeordneten Hilfsfeuer oder Gasgenerator
angeschlossen ist. Der Hilfsbrenner kann erfindungsgemäß zentral im Hauptbrenner
angeordnet sein. Der Brennstoff des Hilfsbrenners und des Hilfsfeuers kann be-ispielsweise
derselben Art sein wie der im Hauptbrenner des Ofens genutzte Brennstoff. Beispielsweise
können etwa 2o°/o des Gesamtbrennstoffverbrauchs für den Hilfsbrenner oder das Hilfsfeuer
verwendet werden. In allen Fällen muß nur die Gesamtwärmezufuhr zum Kohlenstaubstrahl
des Brenners so groß sein, daß die Kohlenstaubteilchen bis auf die Zündtemperatur,
und zwar etwa goo°, erhitzt werden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht.
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Fig. i zeigt eine Beheizungsanlage eines Dreh-?n Fig. 2 zeigt eine
Anlage bei einem Drehrohrofen mit Zyklonbeheizung ; Fig. 3 zeigt eine gegenüber
der in Fig. 2 dargestellten Anlage abgeänderte Gestaltung der Drehrohrofenanlage;
Fig. 4. zeigt in größerem Maßstab einen Schnitt durch Fig. 3. In Fig. I zeigt I
das untere Ende eines Drehrohrofens mit planetarischen Kühlern 2. Die Beheizung
des Ofens erfolgt mittels eines Brennrohres 3, das mittels des Gebläses 4 und durch
das Rohr 5 mit Kohlenstaub von der Kohlenmühle 6 gespeist wird. Der Kohlenmühle
wird heiße Luft vom Drehrohrofen durch das Rohr 7 zugeführt. Die Sekundärluft für
die Verbrennung ist die Kühlluft, die aus den planetarischen Kühlern 2 durch die
Öffnungen i i in den Ofen gleichmäßig um den Brenner 3 verteilt gelangt. Die Kühlluft,
die durch die unter dem Brenner 3 befindlichen Öffnungen i i einströmt, wird aber
daran gehindert, über das Gut unterhalb der Flamme hinwegzustreichen, indem sie
durch die Rohre 7 und 8 mittels der Gebläse q. und 9 abgesaugt wird. Durch das Rohr
io wird die Luft vom Gebläse 9 wieder in den Ofen oberhalb des Brenners 3 eingeblasen.
Das Rohr io ist im Ofen oberhalb des Brenners 3 angeordnet, so daß die durch dieses
Rohr eingeblasenen Gase nicht wieder durch die Rohre 7 und 8 abgesaugt werden.
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In Fig. 2 bezeichnet 12 das untere Ende eines Drehrohrofens, vom Endverschluß
13 umgeben. Die Beheizung erfolgt durch das Brennerrohr 14., und die Sekundärluft
ist hauptsächlich Luft, die zum Kühlen des im Ofen behandelten Gutes gedient hat
und die von einem unter dem Ofen befindlichen Kühler durch den Endverschluß 13 emporströmt
und in den Ofen gelangt. Ehe sie jedoch unter die Flamme gelangt, wird sie durch
die Rohre 15 und 17 mittels der Gebläse 16 und 22 abgesaugt. Das Rohr 17 führt zur
Kohlenmühle 18, wo der Brennstoff mittels der zugeführten Luft getrocknet wird und
aus welcher die Luft den Kohlenstaub durch ein Rohr i9 zu einem Zyklon 2o fördert,
wo der Kohlenstaub ausgeschieden wird, wonach die Luft durch ein Rohr 21 mittels
des Gebläses 22 in den Ofen durch ein über dem Brenner 14. angeordnetes Rohr 23
eingeführt wird. Der Kohlenstaub geht vom Zyklon 2o durch ein Rohr 24 und durch
eine Schleuse 25 direkt zum Brenner 14., aus welchem er mittels der Primärluft in
den Ofen gefördert und dort angezündet wird.
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Die in Fig. i dargestellte Beheizung kann ohne weiteres bei einem
Ofen, wie in Fig.2 gezeigt, Verwendung finden, und umgekehrt kann die in dieser
Figur gezeigte Beheizung auch bei Öfen der in Fig. i gezeigten Bauart verwendet
werden.
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In Fig. 2 ist das Rohr 17 gezeigt, das die abgesaugte Luft zur Vermahlungsmaschine
18 leitet, von wo sie durch Rohr 19 zum Zyklon 2o und weiter zum Gebläse 22 geführt
wird.
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Bei der in- F ig. 3 darges-@ellten Anlage wird der Brennstoff vom
Zyklon 2o durch ein Rohr 35 einem Rohr 33 an der Saugseite des Gebläses 16 zugeführt.
Die Luft wird aus dem Ofen durch ein Rohr 32 abgesaugt, und das früher erwähnte
Rohr 33 ist mit diesem Rohr 32 verbunden, so daß ein Teil der abgesaugten Luft durch
das Gebläse 16 geht und durch den Brenner 14. als Primärluft direkt eingeblasen
wird. Im Rohr 33 ist eine Regelklappe 37 vorgesehen, deren Einstellung so geregelt
wird,
daß die gewünschte Menge Primärluft vorhanden ist. In Fig.
3 ist eine Umleitung 34 zwischen dem Rohr 32 und dem Gebläse 22 mit einer Regelklappe
36 gezeigt. Im Rohr 32 ist unmittelbar vor der Vermahlungsmaschine 18 ebenfalls
eine Regelklappe 43 vorgesehen. In Fig. 3 ist ferner ein Gebläse 39 angezeigt,
welches durch ein Rohr 40 mit Regelklappe 4i ebenfalls Luft aus dem Rohr 32 saugt.
Im Rohr 4o wird durch ein Rohr 42 zum Zyklon 2o der durch das Gebläse
39 gesaugten Luft Brennstoff zugesetzt, und das Gemisch von Luft und Brennstoff
wird durch ein Rohr 5o, dessen äußeres Ende als ein Hilfsbrenner 38 ausgebildet
ist, in den Ofen unmittelbar über dem Material eingeblasen, wie es am deutlichsten
aus Fig. 4 hervorgeht. Durch diesen Hilfsbrenner 38, der vorzugsweise als eine flache
Düse ausgebildet ist, wird ein kleiner Strahl vorerhitzten Brennstoffes direkt über
dem heißen Material im Ofen eingeblasen. Hierdurch wird erreicht, daß dieser Brennstoffstrahl
unverzüglich gezündet wird und dadurch zusammen mit der .Strahlhitze des Gutes bewirkt,
daß die Kohlenstaubteilchen im Brennstoffstrahl des Haupt-Brenners 14 bis auf die
Zündtemperatur erhitzt werden. Mitwirkend zur sofortigen Zündung des Brennstoffes
des Hilfsbrenners ist die Anwendung von möglichst heißer Primärluft für denselben.