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Insbesondere für Zement- u. dgl. Ofen bestimmter Brenner
Die Erfindung
betrifft Brenner für staubförmigen Brennstoff und bezweckt, einen verbesserten Brenner
zu schaffen, der sich besonders zum Gebrauch in Zementöfen und ähnlich gebauten
Ofen eignet.
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Der Brenner nach der Erfindung besteht aus einem mittleren Brennerrohr,
dem Luft und staubförmiger Brennstoff zugeführt werden und das eine Einrichtung
besitzt, um die Luft und den Brennstoff durch die Brennermündung als Gemisch abzugeben
und diesem Gemisch eine Drehbewegung um die Brennerachse zu erteilen; einem zweiten
Rohr, das das Brennerrohr umgibt oder von dem ein Teil nahe der Brennermündung liegt
und das einen Einlaß für Sekundärluft od. dgl. und eine ringförmige Mündung hat,
die im wesentlichen gleichachsig mit der Brennerachse liegt und mit einer Einrichtung
versehen ist, die der Sekundärluft bei ihrem Austritt aus der ringförmigen C)ffnung
eine Drehbewegung in demselben Sinne gibt, wie sie das Gemisch aus dem Brennerrohr
hat, und schließlich einem Kühlmantel, der von einem Kühlmittel durchströmt werden
kann und der das Brennerrohr und das zweite Rohr mindestens im Bereich der Brennermündung
umgibt.
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Da es in vielen Fällen bei Brennern dieser Art erwünscht ist, daß
sie über die Eignung zum Verbrennen von staubförmigem Brennstoff hinaus auch gasförmigen
Brennstoff oder beide Arten von Brennstoff zugleich verbrennen können, kann der
Brenner nach der Erfindung in weiterem Verfolg des Erfindungsgedankens außerdem
ein drittes Rohr haben, das das Brennerrohr im wesentlichen gleichachsig umgibt
und eine Mündung hat, die die Brennermündung umgibt. Dieses zusätzliche Rohr hat
einen
Einlaß, der von dem Einlaß des Rohres für die Sekundärluft getrennt ist, so daß
Sekundärluft und gasförmiger Brennstoff der Flamme getrennt zugeführt werden können.
Dieses zusätzliche Rohr ist ebenso mit einer Einrichtung versehen, um dem Gas bei
seinem Austritt aus der Mündung eine Drehbewegung im Sinne der Drehbewegung des
aus der Brennermündung ausströmenden Gemisches zu geben.
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Zum leichteren Verständnis der Erfindung wird die Erfindung an Hand
eines gezeichneten Ausftihrungsbeispiels beschrieben. Es zeigt Fig. I in vereinfachter
Darstellung einen senkrechten Schnitt durch das Abgabeende eines drehbaren Zementofens,
der mit einem Verbundbrenner fiir gasförmigen und für staubförmigen Brennstoff gemäß
der Erfindung ausgerüstet ist, und Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch den Brenner,
wobei in vereinfachter Darstellung die Einlaßverbindung für Gas und für Sekundärluft
in die Schnittebene verlegt sind.
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Gemäß Fig. I liegt die Trommel I eines Zementdrehofens im wesentlichen
waagerecht mit einer kleinen Neigung nach dem Abgabeende 2 zu, so daß der Zement
durch sein Eigengewicht auf der inneren Oberfläche der Trommel wandern muß. Diese
ist bei 3 mit einer nicht an der Drehbewegung teilnehmenden Abgabekammer 4 verbunden.
Sowohl die Trommel als auch die Abgabekammer sind mit einer feuerfesten Auskleidung
5 oder 6 versehen.
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Ein Brenner 7 nach der Erfindung sitzt in der Außenwand 8 der Abgasekammer
und ragt von da durch diese Kammer hindurch in die Trommel 1 hinein, zu der er etwa
axial liegt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besteht der Brenner 7 aus einem Brennerrohr
g, das außerhalb des Ofens mit einem Lufteinlaß 10 und einem Einlaßstutzen II für
den staubförmigen Brennstoff versehen ist und zu der Brennermündung ga führt, vor
der es mit Drallblechen 12 versehen ist, die dem Brennstoff-Luft-Gemisch eine Drehbewegung
erteilen können, beispielsweise im Uhrzeigersinne vom Lufteinlaß 10 aus gesehen.
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Sekundärluft wird durch ein zweites Rohr I3 zugeführt, das gleichachsig
das Brennerrohr g umgibt.
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Außerdem ist ein Rohr 14 für die Zufuhr von gasförmigem Brennstoff
vorgesehen, das gleichachsig mit und zwischen dem zweiten Rohr 13 und dem Brennerrohr
g liegt. Auf diese Weise werden zwei ringförmige Zuleitungen 15 und I6 um das Brennerrohr
g gebildet, die in ringförmige Mündungen I7 bzw. I8 ausgehen, die gleichmittig zur
Brennermündung liegen und im wesentlichen in derselben Querschnittsebene wie diese
angeordnet sind. Beide Rohre I3 und 14 sind an ihren außenliegenden Enden abgeschlossen.
Jedes Rohr ist außerhalb des Ofens mit einem Einlaßstutzen 19 oder 20 versehen,
an die entsprechende Zuleitungen für Sekundärluft oder gasförmigen Brennstoff angeschlossen
werden können. Einrichtungen, beispielsweise in Form von Drallblechen 21 und 22,
sind vorgesehen, um dem Strom der Sekundärluft und des gasförmigen Brennstoffes
bei ihrem Austritt aus den Mündungen I7 oder 18 eine Drehbewegung in demselben Sinne
zu geben, wie der des Strahles von staubförmigem Brennstoff und Primärluft, wobei
das Verhältnis von Umfangsgeschwindigkeit zu Axialgeschwindigkeit so gewählt ist,
daß es am größten im Brennerrohr g und am kleinsten in der Zuleitung 15 für die
Sekundärluft ist, und zwar derart, daß es mehr oder minder umgekehrt verhältnisgleich
zum Halbmesser jeder Zuleitung sich verhält. Mit Rücksicht darauf, daß, wie oben
schon gesagt wurde, der Brenner nach der Erfindung in den Ofen od. dgl. hineinragen
soll und somit an seiner Außenfläche einer außerordentlich großen Wärmestrahlung
ausgesetzt ist, ist der Teil des Brenners, der in den Ofen hineinragt, mit einem
Kühlmantel 23 umgeben, der mit einem Wassereinlaß 24 an seiner Unterseite und mit
einem Auslaß 25 für das erhitzte Wasser an seiner Oberseite versehen ist, wobei
letzterer vorzugsweise an oder nahe dem höchsten Punkt des Mantels sitzt, so daß
aller Dampf oder alle Luft aus dem Mantel entweichen kann. Der Einlaß 24 ist zweckmäßig
mit einem Einlaß rohr 26 versehen, dessen Ende in Nähe der Brennermündung liegen
kann, also in dem Bereich des Brenners, der voraussichtlich der größten Wärmestrahlung
ausgesetzt ist.
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Im Betrieb wird der aus der Mündung des Brenners g ausströmende Strahl
von staubförmigem Brennstoff und Primärluft von einem gasförmigem Brennstoff umhüllt,
der einerseits von einem Sekundärluftschleier umgeben ist. Die hierbei im selben
Sinne wie der Strahl von Brennstoff und Primärluft ausströmende und umlaufende Sekundärluft
bildet einen Schleier, der zwischen dem Strahl und den Wandungen der Brennkammer
liegt. Hierdurch wird erreicht, daß alle unverbrannten heißen Brennstoffteilchen,
die infolge der Fliehkraft radial aus dem durch die Primärluft und den Brennstoff
gebildeten Flammenkern heraustreten, von einer reichlichen Menge von Verbrennungsluft
umgeben werden, die ihre vollständige Verbrennung sichert.
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Um der Neigung der Flamme zu begegnen, im Durchmesser mit zunehmendem
Abstand von der Brennermündung zu wachsen, wird die Sekundärluft zweckmäßig, und
zwar zusätzlich zu ihrer tangentialen Teilgeschwindigkeit, zu einer einwärts gerichteten
Teilgeschwindigkeit gezwungen; zu diesem Zwecke ist ein kegelförmiges Leitblech
27, vorzugsweise an der Außenwand der Zuleitung I5, vorgesehen. Um andererseits
die Mischung des Strahles von staubförmigem Brennstoff und Primärluft mit dem ihre
umgebenden Strahlen von Sekundärluft und gegebenenfalls gasförmigen Brennstoff zu
fördern, kann der Brenner 9 an seiner Mündung mit einem kurzen sich erweiternden
Teil 28 versehen werden.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die im vorstehenden beschriebenen
Ausführungsformen.
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Während z. B. der beschriebene Brenner zusätzlich noch eine Gaszuleitung
aufweist, ist die Erfindung auch auf Brenner anwendbar, bei denen das eigentliche
Brennerrohr unmittelbar von einer Sekundär-
luftleitung umgeben
ist, wobei also ein Vorbereitungsrohr für gasförmigen Brennstoff entfällt.