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Kohlenstaubfeuerung mit mehreren von einem Verteiler mit Kohlenstaub
unterschiedlichen Feinheitsgrades gespeisten Brennern, insbesondere für Drehöfen
Die Erfindung betrifft eine Kohlenstaubfeuerung, bei der die einzelnen Brenner von
einem Verteiler aus gespeist werden, in dem der Kohlenstaub entsprechend seinem
Feinheitsgrad geschieden und zu den Brennern geleitet wird.
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Derartige Kohlenstaubfeuerungen sind bekannt, Dabei ist der Vorschlag
gemacht worden, die in Richtung der Flamme au.feinanderfolgendenBrenner mit Kohlenstaub
zunehmender Feinheit zu speisen. Dadurch soll eine vollkommene Verbrennung aller
Teilchendes Kohlenstaubes erreicht werden, da die groben Teilchen nach diesem Vorschlag
einen längeren Verbrennungsweg haben ,als die feinen und demzufolge die Gewähr für
ihre gute Verbrennung gegeben sein soll. Im Gegensatz zu diesem bekannten Vorschlag,
der also nur darauf abzielt, eine vollkommene Verbrennung des Kohlenstaubes zu sichern,
besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Kohlenstau#bfeuerung so .auszubilden,
daß sie eine unterschiedliche Wärmebehandlung von Materialien irgendwelcher Art
gestattet, die insbesondere in einem Drehofen vorgenommen werden soll. Zu diesem
Zweck sind erfindungsgemäß die Brenner so angeordnet, daß im Ofen eine vordere Zone
niedriger und eine hintere Zone hoher Temperatur zu verzeichnen sind. Die Materialaufgabe
kann dabei in der Zone niedriger Temperatur erfolgen und der Austritt aus dem Ofen
am Ende der Zone hoher Temperatur. Besonders vorteilhaft gestaltet sich
der
Betrieb, wenn zwei getrennte Brenner vorgesehensind, die ihr Brennstaub-Luft-Gemisch
von einer gemeinsamen Stelle, nämlich einer Win d(sichtmühle, über einen gleichzeitig
als Sichter arbeitenden Verteiler erhalten. Einer dieser Brenner kann dabei erfindungsgemäß
so angeordnet .sein, daß er am oder dicht am Austrittsende des Ofens eine Zone hoher
Temperatur erzeugt, während der andere Brenner eine weiter weg liegende Zone niedriger
Temperatur ergibt. Zu diesem Zweck kann der die Zone hoher Temperatur erzeugende,
eine verhältnismäßig kurze Flamme aufweisende Brenner ein Brennstaub-Luft-Gemisch
großer Zündfähigkeit erhalten, die durch eine verhältnismäßig große Brennstaubfeinheit
des zugeführten Gemisches bedingt ist, sowie die die vollständige Verbrennung fördernde
Zusatzluft, während der andere, eine relativ lange Flamme niedrigerer Temperatur
aufweisende Brenner mit einem Brennstaub-Luft-Gemisch geringerer Zündfähigkeit @gespeist
werden kann, die durch die verhältnismäßig grobe Körnung des Brennstaubes gegeben
ist. Beide Brenner reichen ungefähr gleich weit in den Ofen hinein. Dabei kann jedoch
der Brenner, der die -,weniger heiße Zone erzeugt, oberhalb und der andere Brenner
unterhalb der Ofenachse liegen, also näher zu dem zu behandelnden Material. Beide
Brenner können durch Kühlung, z. B. Wasserkühlung, vor der Verbrennungshitze geschützt
werden.
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Der zwischen den Brennern bzw. ihren Zuführungsleitungen .und der
Windsichtmühle eingeschaltete Verteiler hat eine :besonders vorteilhafte Ausbildung,
die eine Einstellung des Brennstaub-Luft-Gemisches .und der Staubfeinheit der den
Brennern zuzuleitenden getrennten Staubluftströme ermöglicht. Er ist im Aufbau sehr
einfach und arbeitet mit nur geringem Druckverlust.
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Nähere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
des schematisch in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigt Fig.
i eine Seitenansicht einer Kohlenstaubfenerungsanla,ge nach der Erfindung, Fig.
2 einen Schnitt durch Fig. i in Richtung 2-2, Fig.3 eine Seitenansicht des Verteilers
nebst Anschlüssen, Fig. 4 einen Schnitt durch Fig. 3 nach Linie 4-4, Fig. 5 einen
Schnitt durch den oberen Verteilerstutzen der Fig. 5 in Richtung 5-5 und Fig.6 einen
Schnitt durch den unteren tangentialen Anschlußstut;zen des Verteilers nach Fig.4
in Richtung 6-6.
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In der Zeichnung bedeutet io einen annähernd waagerecht liegenden
Drehofen, der über sein obere, nicht dargestelltes Einlaufende reit hochwertigem
feinkörnigem Eisenerz beschickt wird, das ihn am Auslaufende 12 in Form von zusammen
gesinterten harten Granalien verläßt. Der Ofen hat vorteilhaft einen Durchmesser
von 3,5 n1 und eine Länge von ioo m, was .aber nicht ausschließt, daß auch andere
Abmessungen verwendet werden können.
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-An das Auslaßende 12,des Ofens io schließt sich der Ofenkopf 13 an,
der in bekannter Weist gegen die Wandung des Drehofens abgedichtet ist. Der Ofenkopf
13 hat unten eine zum Kühler 14 führende Öffnung, über die die heißen Granalien
aus dem Ofen in den Kühler 14 fallen. Durch den Ofenkopf 13 ragen zwei Kohlenstaubbrenner
15, 16 ein kurzes Stück in-das Auslaufende des Ofens hinein: (Fig. i). Der obere
Brenner 15 ist !horizontal und in einem Abstand von etwa 300 mm oberhalb
und der untere Brenner 16 horizontal und in etwa 3'00 mm Entfernung unterhalb der
Ofenlängsachse angeordnet. Beide Brenner sind stirnseitig gesehen seitlich gegeneinander
versetzt, .und zwar ist vorteilhaft der untere Brenner 16 nach der einen Seite,
dm Ausführungsbeispiel Fig.2 .nach links, verlagert, während :der andere Brenner
15 in der .senkrechten Längsmittelebene des Ofens liegt. Dabei ist angenommen, daß
die Drehrichtung des Ofens entgegendem Uhrzeigersinne ist.
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Die Verbrennungsgase durchströmen den Ofen im,Gegenstrom zum Materialdurchgang
und werden am Materialaufgabeende über den Schornstein abgesaugt, was in der Zeichnung
nicht weiter dargestellt ist. Der Verbrennungsluft tritt aus dem Kühler 14, in welchem
sie .durch Berührung mit den heißen Granalien vorgewärmt wird, in den Ofenkopf 13,
wo sie zur Verbrennung des aus den Brennern 15, 16 austretenden Brennstaubes dient,
zu welchem Zweck auch noch zusätzliche Luft herangeführt wird.
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Eine bestimmte Heißluftmenge, die über dem für die vollständige Verbrennung
benötigten Anteil liegt und eine geringe Gasmenge enthält, wird vom Ofenkopf entnommen
und unter Zuführung von atmosphärischer Kühlluft über .das Ventil 21 durch die Leitung
17 sowie den Eintrittsstutzen i9 dem Multiklonabscheider 18 zugeführt, aus dem der
abgeschiedene Staub durch die unteren Auslässe 23 in den Sammler 24 gelangt, von
wo er von Zeit zu Zeit durch Öffnen des Ventils 25 abgelassen wird. Die gereinigte
Luft strömt vom Zyklonauslaß 26 durch die Leitung 27 und über daran angeschlossene
Zweigleitungen 28, 29 in die zu den Ventilatoren 32, 33 führenden Leitungen 30,
31. In der Leitung 30 sitzt ein Ventil 34 zum Regeln der Luftmenge, die durch die
Leitungen 30, 31 den ibeiden Ventilatoren zugeführt werden. In der Leitung 31 sitzt
eine Klappe 35, über die Kühlluft zugeführt wird. Der Ventilator 32 steht über eine
mit einem Ventil 37 versehene Leitung 36 :mit der Mühle 38 in Verbindung, aus der
Brennstaub, vermischt mit Erstluft, den beiden Brennern 15, 16 zugeführt wird. Vom
Ventilator 33 führt eine Leitung 39 zu dem Brennergebäuse 58 des Brenners 16, dem
auf diese Weise über das Ventil 41 Drittluft zugeleitet wird.
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Die Mühle 38 ist in bekannter Weise als ein- oder mehrstufige Kugelringmühle
ausgebildet, wobei mindestens ein Ring von einem Elektromotor 42 angetrieben. wird.
Ferner ist ein Hochbunker 43 vorgesehen, aus dem Rohkohle geeigneter Körnung über
einen: mechanischen Zuteiler45 zugeführt wird, der unabhängig vom Mühlenantrieb
42 über einen regelbaren Motor .1 .6 angetrieben wird, so daß die Aufgabemenge gemäß
der gewünschten Mühlen-
Leistung geregelt werden kann. Die der Mühle
38 über die Leitung 36 zugeführte Erstluft vermischt sich .mit dem Brennstaub. Das
so gebildete Brennstaub-Luft-Gernisch verläßt :die Mühle 38 über die Au.strittsleitung47,die
über eine Umgehungsleitung 48 nebst Ventil 49 unmittelbar mit der Erstluftfeitung
36 verbunden ist.
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Zur Erzielung der erforderlichen Verteilung des Brennstaub-Luft-Gemisches
auf die Brenner 15, 16 ist ein Verteiler 5o vorgesehen, der gleichzeitig als Staubklassierer
arbeitet. Dieser Verteiler 5o steht sowohl mit der Leitung47 als auch mit den Brennerleitungen
51, 52 in Verbindung, die zu den Brennern 15, 16 führen. Der Verteiler 5o, der in
Fig. 3 und 4 im vergrößerten Maßstabe dargestellt ist, besteht aus einem zylindrischen,
stirnseitig geschlossenen Gehäuse von kreisförmigem Querschnitt. In diesem Gehäuse
mündet tangential ein Stutzen 68, der über ein Zwischenstück 67 mit der von der
Mühle 38 kommenden, das Brennstoff-Luft-Gemisch führenden Leitung 47 verbunden ist.
Der Stutzen 68 hat die Form eines schmalen länglichen Rechtecks und reicht bis .nahe
an die beiden Stirnseiten des Gehäuses 65. Er ist im Innern durch mehrere Querwände
84 in vorteilhaft vier Abteilungen .unterteilt, wodurch das über die Leitung 47
zugeführte Brennstaub,Luft-Gemisch in vier gleiche Teilströme zerlegt wird, die
zur gleichmäßigen Verteilung der Strömung in dem Verteilergehäuse 65 dienen und
hier infolge der tangentialen Einführung kreisen. Der Anschluß :der Leitung 47 an,
den Stutzen 68 erfolgt über das Zwischenstück 67, das, wie die Zeichnung erkennen
läßt, sich von dem mit der Leitung zu verbindenden Anschlußflansch 79 nach dein
an den Stutzen 68 anzuschließenden Flansch 82 flach trichterförmig verbreitert.
Die innere Querschnittsfläche :des Zwischenstückes 67 ist an beiden Enden praktisch
gleich. Dabei hat das mit der Leitung 47 zu verbindende Ende Kreisquerschnitt, der
in einen rechteckigen Querschnitt übergeht, der dem des Stutzens 68 entspricht.
Der Innendurchmesser des mit der Leitung 47 zu verbindenden Endes ist vorteilhaft
eineinhalb- bis zweimal kleiner als der des Verteilergehäuses. Das Zwischenstück67
besteht zweckmäßig aus einzelnen Teilen, die durch Flansche 83 miteinander verbunden
sind, welche gleichzeitig als Versteifungsrippen dienen. Die Abmessungen des Zwischenstückes
67 sind so gehalten, daß eine venturirohrartige Wirkung mit verhältnismäßig hoher
Strömungsgeschwindigkeit und relativ kleinem Druckverlust zu verzeichnen ist. So
beträgt z. B. ,bei einer am Eintritt in das Zwischenstück 67 herrschenden Geschwindigkeit
von 2o m/s der Druckverlust, einschließlich Eintrittsverlust, auf dem Wege bis zu
den Austrittsstutzen 69 nur 63 mm WS.
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Diese Austrittsstutzen 69, von denen gemäß der Zeichnung (Fig. 3)
zwei vorgesehen sind, verlaufen vorteilhaft radial und unter einer Neigung von 27°
gegen die Horizontale nach unten gerichtet. Sie liegen verhältnismäßig dicht neben
den Stirnwänden des Verteilergehäuses 65 und sind über an ihren Enden sitzende Flansche
71 mit den Flanschen: 74 der Rohrenden eines gabelförmigen Rohrstückes 72 verbunden,
dessen anderes Ende über einen Flansch 76 an die zum Brenner 15 führende Leitung
51 angeschlossen ist.
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Am höchsten Punkt in der Mitte des Verteilergehäuses 65 ist zwischen
den symmetrischen Austrittsstutzen 69 ein radial und vertikal verlaufender Austrittsstutzen
78 angeordnet, der über das Absperrventil 54 mit :der zum unteren Brenner 16 führenden
Leitung 52 verbunden ist. In dem Stutzen 78 ist eine Manschette 86 axial verschiebbar
geführt, die zum Regeln des Staub-Luft-Gemisches dient, das in die Leitung 52 geilangt.
Auf der Innenseite des Austrittsstutzens 78 sitzende dünne Führungsleisten 87 dienen
zum Vermindern der Reibung beim Verschieben der Manschette 86. Das untere Ende der
Manschette 86 hat eine schräge Begrenzungskante 88, die unter derselben Neigung
wie die Austrittsstutzen 69 verläuft. Die Manschette 86 ist von außen über einen
Stab 89 verstellbar, der mit seinem oberen Ende in einem Sternstück 9i sitzt, dessen
Rippen 92 .mit dem oberen Ende der Manschette verbunden sind. Der Stab 89 ragt unten
durch eine Stopfbüchse 93 nach außen und hat an diesem Ende eine Zahnstange 94,
die mit einem durch eine Schnecke angetriebenen, nicht dargestellten Stirnrad im
Eingriff ist, das zusammen mit dem Schneckenrad 96 auf einer gemeinsamen Welle 95
.gi:tzt und durch eine Schnecke 97 und ein Kettenrad 98 betätigt wird. Der
ganze Antrieb ruht auf einem Träger ioi, der fest mit dem Zwischenstück 67 verbunden
ist. Bei der dargestellten Ausführung isst das Maß der Verstel,lmöglichkeit der
Manschette 86 gleich dem inneren Radius des Verteilergehäuses 65. Die tiefste Manschettenstellung
zeigt Fig. 4. Hierbei reicht die Mitte der unteren schrägen Kante 88 bis zur Längsachse
des Gehäuses 65. In der höchsten Stellung liegt die Mitte der .schrägen Kante 88
auf dem inneren Umfangsdurchmesser des Gehäuses 65.
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Die mit dem die Manschette 86 aufnehmenden Stutzen 78 verbundene Leitung
52 enthält vor dein Brenner 16 ein Regelventil 53. Der Brenner 16 ist, z. B. durch
eine elastische Verbindung 56, verschwenkbar mit der Brennerdüse 57 und dem Brennengehäuse
58 verbunden, so daß die Brennerdüse während des Betriebes in jede gewünschte Neigung
gebracht werden kann. Das Brennergehäuse 58 ist ferner mit Öffnungen 59 versehen,
über die ,durch die Lelntung 39 .und das Verbindungsstück 61 zugeführte Drittluft
zum Brenner 16 gelangt: Bei der dargestePlten und beschriebenen Ein richtung liefert
der obere Brenner 15 eine lange Flamme, die zur Vorwärmung des Materials auf dem
Wage zum Ofenauslauf dient. Hierbei kommt das Gut anschließend an das Vorwärmen
in eine sehr heiße Zone, die von dem iooo/oigen, eine kurze Flamme aufweisenden
Wirbelbrenner 16 erzeugt wird.
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Diese Flammen- und Brennzonenbildung wird durch den. Verteiiler
50 ermög4:icht, in dem das von der Mühle 38 kommende Brennstaub-Luft-Gemisch
infolge
der tangentialen Einströmung in kreissende Bewegung versetzt wird. Durch die dabei
auftretende Zentrifugalwirkung konzentriert sich der Brennstaub nach dem Umfang
des Gehäuses 65 zu. Der Brennstaubgeh:alt des Brennstaub-Luft-Gemisches nimmt daher
nach der Gehäusemitte immer mehr ab. Hier !befindet sich eine sehr magere Zone.
Durch Verschieben der Manschette 86 nach der Gehäusemitte zu können die Staubdichte
der über die Stutzen 69, 78 zu den Brennern 15, 16 strömenden Brennstaub-Luft-Gemischströme
und der Feinheitsgrad des Staubes beliebig geändert werden, ohne den Gesamtzustrom
an festen Bestandteilen zu dem Verteiler zu variieren. Da für eine gegebene Mühlenleistun:g
der gesamte durch die Annage geführte Luftstrom konstant bleibt, hält auch der normalerweise
mit dem Zuteiler 45 verbundene Zuteilerregler ein gleichbleibendes Mischungsverhältnis
von Brennstaub und Luft in der Mühle 38 aufrecht, das erst durch den Verteiler geändert
wird, der den Gesamtstrom in Einzelströme verschiedener Dichte und Feinheitsgrade
aufteilt .und die gleichzeitige Speisung getrennter Brenner mit diesen Gemischströmen
sowie außerdem die beliebige Änderung der beiden Eigenschaften für mindestens einen
der Brenner ermöglicht.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene Ausführung
und Anlage beschränkt. Sie kann nicht nur in Verbindung mit Drehöfen zur Sinterung
von feinkörnigem Eisenerz zu Granalien, sondern auch bei anderen Ofen, insbesondere
Drehöfen, zur Herstellung von z. B. Zement-, Phosphat-, Magnesit- und anderen Erzeugnissen,
Anwendung finden. Ebenso können Änderungen in baulicher Beziehung und der ,gegenseitigen
räumlichen Zuordnung der einzelnen Teile vorgenommen und gewisse Einzelmerkmale
benutzt werden, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen.