EP0937944B1 - Vorrichtung und Verfahren zur Verbrennung vanadiumhaltiger Brennstoffe - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Verbrennung vanadiumhaltiger Brennstoffe Download PDF

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EP0937944B1
EP0937944B1 EP99103123A EP99103123A EP0937944B1 EP 0937944 B1 EP0937944 B1 EP 0937944B1 EP 99103123 A EP99103123 A EP 99103123A EP 99103123 A EP99103123 A EP 99103123A EP 0937944 B1 EP0937944 B1 EP 0937944B1
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EP
European Patent Office
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combustion
air
pulverized fuel
air mixture
burner
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EP99103123A
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English (en)
French (fr)
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EP0937944A3 (de
EP0937944A2 (de
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Holger Dr.-Ing. Wulfert
Andre Michael Dipl.-Ing. Bätz
Klaus Prof.Dr.-Ing. Görner
Friedrich Schmaus
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Texaco Development Corp
Original Assignee
Norsk Hydro ASA
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Publication date
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Publication of EP0937944A3 publication Critical patent/EP0937944A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C3/00—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • F23C3/006—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for cyclonic combustion
    • F23C3/008—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for cyclonic combustion for pulverulent fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/02—Disposition of air supply not passing through burner
    • F23C7/06—Disposition of air supply not passing through burner for heating the incoming air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/08—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for reducing temperature in combustion chamber, e.g. for protecting walls of combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls
    • F23M5/08—Cooling thereof; Tube walls

Definitions

  • the invention relates to a device for combustion Vanadium-containing fuels according to the preamble of the claim 1 and a process for the combustion of vanadium-containing Fuels according to the preamble of claim 18.
  • the spontaneous slag caking has a particularly disadvantageous effect in the area of the feed nozzles of the fuel-air mixture and the air nozzles for the combustion air.
  • the slag after a relatively short period of operation Nozzles and lead to a restriction and malfunction of the Feuerungs seses.
  • the invention has for its object to provide a device and a method for the combustion of vanadium-containing fuels, in particular from petroleum processing, which enable largely trouble-free and particularly efficient recovery of vanadium and hot gas generation without slagging of the feed nozzles.
  • the object is achieved by a device according to claim 1.
  • the method and the device according to the invention are based on the surprisingly high reactivity of those containing vanadium Residues and on an extremely fast ignition and short burnout times of vanadium-containing fuel dust.
  • vanadium becomes vanadium pentoxide which has a melting point of 672 ° C.
  • the combustion chamber prevents clogging Nozzles with slag. It is advantageous that the dust discharge speed to change the ignition front of the dust can be changed at a predeterminable distance from the nozzle can.
  • the speeds are expediently the supplied fuel dust between 10 and 45 m / sec, preferably 20 m / sec.
  • A can be used to supply secondary air to the combustion chamber staged air supply over several, preferably over two Air jets can be provided. Specially shaped flaps in the air nozzles allow the exit speed to be changed the combustion air at different Mass flows. In this way, the ash / slag ratio can be varied.
  • the exit speed also has an effect the combustion air on the burnout off so that the exit velocity of the combustion air the burnout can also be controlled.
  • a head burner arranged in a ceiling or a lid of a combustion chamber, which as in the first device and process variant formed in a bricked combustion chamber is.
  • the head burner is thus fire-proof in a blanket lined combustion chamber and can also be used as a Ceiling or lintel burners are called.
  • the refractory lining is preferred cylindrical combustion chamber as an ignition aid and a Double jacket for preheating combustion air can.
  • the combustion is done within a relatively small Combustion chamber volume largely completed.
  • a waste heat boiler, which of the fireproof lined combustion chamber downstream, can have a smaller volume, as if a brick chamber was not used.
  • the head burner is a start burner has, which is preferably operated with gas or oil and as a dust nozzle an annular gap for the vanadium-containing Air-fuel mixture concentric around the start burner is arranged.
  • Burning with a head torch in a fireproof lined combustion chamber is at temperatures in the range from 1100 ° C to 1650 ° C, preferably at 1200 ° C carried out. It was found that the vanadium-containing Residues at a safe distance from the head torch ignite and, favored by the fireproof walls the bricked-up combustion chamber, a volume of the highest combustion intensity is formed. This can almost complete and rapid combustion of the fuel is achieved be what is technically advantageous on the post-reaction volume of a first train of a downstream one Waste heat boiler affects.
  • the waste heat boiler especially the first train to provide a slag discharge so that the fire slag droplets deposited on the solid walls of the combustion chamber, which fall into the waste heat boiler can be.
  • a combustion chamber arranged with an upstream head burner in a waste heat boiler.
  • the head torch is in the ceiling of the first train of the waste heat boiler.
  • An ignition aid is needed this device and process variant not for To be available. It is therefore procedurally provided that the head burner to achieve higher combustion temperatures to drive with less excess air.
  • the centrally located start burner with less Load to be used as a support burner is from Advantage, the centrally located start burner with less Load to be used as a support burner.
  • this device variant Due to the high combustion temperatures, this device variant also liquid slag.
  • the droplets of slag are finely distributed in the flue gas and cool in the entrained flow through a radiant heat exchange with the boundary walls of the waste heat boiler.
  • the Furnace containing vanadium is thus almost completely considered dust-like slag discharged.
  • Recirculated flue gas is expediently supplied via nozzles in the boiler ceiling and concentric with the ceiling or lintel burner injected vertically. Droplets of slag on the walls of the waste heat boiler are recirculated through the injected Flue gas rejected and caking on the walls of the waste heat boiler prevented.
  • the flue gas and the contained therein Slag constituents cooled to below 500 ° C to a Corrosion, especially due to vanadium oxides, especially of vanadium pentoxide.
  • a combustion chamber used at least in the particularly wear-intensive Areas as coolable walls or wall sections has a so-called "cooling field".
  • the cooling field can thanks to water-bearing pipes in a fire-resistant casing the combustion chamber are formed. For example, donated people Pipe coils laid horizontally and with one refractory vibration mass are cast. The intense cooling on the water side cools down the combustion chamber side Surface to a temperature below the solidification temperature the flowing slag and for the formation of a corrosion-protective slag tank.
  • the distance of the ignition front from the supply of the fuel-air mixture regulated by an enclosure of the dust jet can be used as the covering Nitrogen.
  • An inert gas for example, can be used as the covering Nitrogen.
  • a first variant of the device for the combustion of vanadium 1 shows a combustion chamber 4 with a frustoconical lid or a ceiling 14, a starting burner 3, a dust lance 5, which is arranged in an inclined ceiling wall 15. At the bottom There is a flue gas outlet 13 in the area.
  • the Combustion chamber 4 has a refractory lining 22 and one Double jacket 23 in which combustion air is preheated becomes.
  • the bricked double jacket serves as Ignition aid.
  • Fig. 1 and Fig. 2 illustrate that the dust lance 5th by their arrangement an injection of vanadium-containing Fuel-air mixture on a secant 33 enables which is at an angle of about 50 ° to a longitudinal axis 24 is formed.
  • the combustion chamber 4 there are two air nozzles 30 arranged through which secondary air tangential is fed. From the cross-sectional view according to FIG. 2 shows that in front of the two arranged one below the other Air nozzles 30 deflector noses 36 are formed in the Area water pipes 34 run. In the area of the air nozzles 30 flaps 31 are arranged to influence the air supply.
  • the formed in a combustion chamber 9 of the combustion chamber 4 Slags and flue gases are discharged through the flue gas outlet 13 fed to a downstream waste heat boiler 6 (see Fig. 5).
  • 3 and 4 show a second variant of a device with fireproof-lined combustion chamber 4 with a combustion chamber 9 and a blanket 14 with a head torch 2 as Coal burner.
  • the combustion chamber 4 is in the region of its outlet opening 19 for slag droplets and flue gas on a lid or a ceiling 16 of a waste heat boiler 6 is arranged.
  • the head torch 2 has a central burner 3 and an annular nozzle 17 for combustion air 7 and an inner annular nozzle 18, the nozzle 18 over a feed 8 the fuel dust-air mixture is supplied.
  • a device 12 arranged, which to a stronger or reduced mixing and swirl formation between air and Fuel depending on the vanadium and oxygen content of the fuel can be adjusted.
  • the Lid 14 of the combustion chamber 4 is in this embodiment formed flat and has flame guard 29.
  • Fig. 5 shows a waste heat boiler 6 with a first, second and third train 6.1, 6.2 and 6.3.
  • the blanket 16 of the waste heat boiler 6 is only hinted at in FIG. 5.
  • 6.1 of the waste heat boiler 6 reaches a mixture of flue gas and droplets of slag via the outlet opening 19 (see Fig. 3).
  • the recirculated flue gas protects the walls of the waste heat boiler 6 from slag deposits.
  • the circular concentric arrangement of the nozzles 26 also emerges from FIG. 4.
  • At the bottom of the first Train 6.1 is a discharge opening 21 for ash removal or the slag discharge provided.
  • the waste heat boiler 6 has tubes in the first and second train 6.1 and 6.2 and works according to the low pressure evaporation system.
  • In the third train 6.3 are tube bundles 38 and bottom a discharge opening 32 for loaded with slag ash Flue gas arranged.
  • FIGS. 6 and 7 show a third device variant, at which a head or ceiling burner 2 in the ceiling 16 a Waste heat boiler 6 is arranged.
  • the ceiling burner 2 is in the middle of the ceiling 16 above the first train 6.1 of the Waste heat boiler arranged.
  • the ceiling burner 2 has one starting burner 3 arranged in the center.
  • the fuel-air mixture is via the feed 8 and an annular nozzle 18 into a combustion chamber 9 in the area of the first train 6.1 blown.
  • the ceiling burner 2 corresponds to the feed preheated combustion air 7 the ceiling burner 3.
  • the ceiling burner 2 is, however, with a lower Excess air driven to higher combustion temperatures from approx. 1600 to 1800 ° C and also one to achieve good burnout.
  • Recirculated flue gas is used to prevent caking via an annular channel 28 (FIG. 3) and in the boiler ceiling 16 arranged nozzles 26 blown.
  • the droplets of slag are thereby rejected from the walls of the waste heat boiler 6.
  • a cooling of takes place in the waste heat boiler 6 Flue gas and slag droplets to ⁇ 500 ° C.
  • Fig. 8 is a modification in a vertical section the combustion chamber 4 and the ceiling burner 2 shown in FIG. 3. Matching elements and arrangements are therefore provided with the same reference numerals as in Fig. 3.
  • the modification essentially concerns a double ring nozzle 17, 17 ', which are essentially coaxial with the start burner 3 and the ring nozzle 18 supplying the fuel dust-air mixture is provided.
  • the ring nozzles 17, 17 'for the preheated Combustion air are swirl devices 12 and in the upper one Area controllable flaps 41 available.
  • the one in the double jacket 23 preheated combustion air can be used with this modification via correspondingly adjustable flaps 42 completely or partially directed to feeding the ring nozzles 17, 17 ' become. But it is also possible via the corresponding Flaps 42 the preheated combustion air over a Air nozzle 30, spaced from the head torch, approximately tangentially to blow into the combustion chamber 9.
  • Fig. 9 shows a horizontal section through the wall 22 of a combustion chamber 4, which for example according to FIG. 1 or can be designed according to FIGS. 3 and 8.
  • the wall 22 in FIG. 9 is as a coolable wall area 43 or as a so-called "cooling field" in a particularly wear-intensive Zone of the combustion chamber 4 is formed.
  • the coolable Wall area 43 is provided with tubes 44, which as Laying coolant pipe coils, and with fireproof Material 45 coated at least on the combustion chamber side are.
  • the tubes 44 have pins 47 which protrude radially and e.g. are welded on. These pins 7 favor the Solidification of the molten slag and the training a protective layer 46 of vanadium pentoxide-containing slag.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbrennung vanadiumhaltiger Brennstoffe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Verbrennung vanadiumhaltiger Brennstoffe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 18.
Vanadiumhaltige Brennstoffe fallen als Rückstände bei der Erdölverarbeitung an. Diese Rückstände werden in der Regel in Spiralstrom- oder Rotationsfeuerungen verbrannt, wobei Vanadium und Verbindungen davon sowie andere wiederverwertbare Bestandteile der Rückstände als Schlacke und Asche anfallen, die vorteilhafterweise weiter aufbereitet werden können. Gleichzeitig kann die bei der Verbrennung freiwerdende Wärme rückgewonnen werden.
Eine Spiralstromfeuerung zur thermischen Behandlung kohlenstoffhaltiger Rückstände aus der Erdölverarbeitung ist aus der DE 41 14 171 C2 bekannt. Kohlenstoffhaltige Materialien mit nichtbrennbaren Bestandteilen und Schadstoffen werden in einer vorgegebenen Korngröße in einem Förderluftstrom tangential einer Brennkammer zugeführt und bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes der Schlacke verbrannt. Die Verbrennungsluft wird derart tangential eingeblasen, daß ein Direktkontakt und ein Anbacken von Schlackenteilen an einer Innenauskleidung der Brennkammer vermieden werden. Eine Kühlung bewirkt, daß die Schlacke in fester Form ausgetragen wird.
Es wurde festgestellt, daß bei Verbrennung vanadiumhaltigen Rußstaubs in einer Spiralstromfeuerung bei den fahrbaren Feuerraumtemperaturen spontan flüssige Schlacke entsteht.
Besonders nachteilig wirken sich die spontanen Schlackenanbackungen im Bereich der Zuführdüsen des Brennstaub-Luftgemisches und der Luftdüsen für die Verbrennungsluft aus. Bereits nach relativ kurzen Betriebszeiten verschlacken die Düsen und führen zu einer Einschränkung und Störung des Feuerungsbetriebes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verbrennung vanadiumhaltiger Brennstoffe, insbesondere aus der Erdölverarbeitung, zu schaffen, welche eine weitgehend störungsfreie und besonders effiziente Rückgewinnung von Vanadium und eine Heißgaserzeugung ohne Verschlackung der Zuführdüsen ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Verfahrensmäßig wird die Aufgabe durch einem Verfahren gemäß Anspruch 18 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung basieren auf der überraschend hohen Reaktivität von vanadiumhaltigen Rückständen sowie auf einer außerordentlich schnellen Zündung und kurzen Ausbrandzeiten vanadiumhaltigen Brennstaubs. Versuche haben gezeigt, daß die hohe Reaktivität und hohe Geschwindigkeit der Verbrennung und die Bildung einer hochkorresiven flüssigen Schlacke auf metallische Bestandteile des Brennstoffes zurückzuführen ist, welche oxidieren. Es wird angenommen, daß die metallischen Bestandteile eine katalytische Wirkung auf die Verbrennung aufweisen und die Bildung der spontanen flüssigen Schlacke bewirken. Bei der Verbrennung wird Vanadium in Vanadiumpentoxid umgewandelt, welches einen Schmelzpunkt von 672°C aufweist. In Mischungen mit weiteren Metalloxiden, beispielsweise Nickel- und Eisenoxiden, ergibt sich ein Schlackenschmelzpunkt zwischen 700 und 850°C, der im Vergleich mit anderen Schlacken extrem niedrig liegt. Die möglichen Verbrennungstemperaturen liegen deshalb immer oberhalb dieser Schmelztemperatur, weshalb flüssige Schlakke grundsätzlich nicht vermieden werden kann. Um zu vermeiden, daß in der Brennkammer und insbesondere im Bereich der Zuführdüsen für das Brennstaub-Luftgemisch, für Verbrennungsluft oder andere Medien funktionsverhindernde Anbackungen entstehen, ist erfindungsgemäß ein Kopf- bzw. Deckenbrenner vorgesehen und sind die Zuführdüsen derart ausgerichtet, daß ein Zurückströmen von flüssiger Schlacke ausgeschlossen ist. Mit einer definierten Strömungsführung und Düsenausformung wird eine unterstöchiometrische Verbrennungszone direkt nach Austritt des Brennstaubs aus den Staubdüsen erreicht, wodurch die spontane Schlackenbildung in Düsennähe verhindert wird. Des weiteren wird mit der definierten Strömungsführung ermöglicht, daß ein ausreichender, vorgebbarer Abstand zwischen den Düsen und der Entstehung flüssiger Schlacken gewährleistet ist.
In einer ersten Vorrichtungsvariante ist als Staubbrenner ein Kopfbrenner in einer Decke mit einer kegelstumpfartigen Deckenwand vorgesehen. In der Decke sind außermittig eine vorgebbare Anzahl Staubdüsen, welche lanzenartig ausgebildet sind, angeordnet. Über diese Staubdüsen wird der Brennstaub auf Sekanten unter einem vorgebbaren Winkel zur Längsachse der Brennkammer in die feuerfest ausgekleidete Brennkammer eingeblasen. Direkt nach dem Austritt aus den Staubdüsen wird keine Sekundär-Verbrennungsluft zugeführt, weshalb es zu nahstöchiometrischen bis stark unterstöchiometrischen Verhältnissen in dieser ersten Verbrennungszone, z.B. mit λ = 0,2 bis 1,0, kommt.
Die Anordnung der Staubdüsen bzw. Staublanzen im Deckel der Brennkammer verhindert bei dieser Variante ein Zusetzen der Düsen mit Schlacke. Es ist vorteilhaft, daß die Staubaustrittsgeschwindigkeit zur Änderung der Zündfront des Staubes in einem vorgebbaren Abstand zur Düse verändert werden kann. Zweckmäßigerweise betragen die Geschwindigkeiten des zugeführten Brennstaubs zwischen 10 und 45 m/sec, vorzugsweise 20 m/sec.
In Versuchen wurde festgestellt, daß die Reaktivität des vanadiumhaltigen Brennstoffes maßgeblich vom Vanadium- und Sauerstoffgehalt der Rückstände abhängig ist. Bei einem geringeren Vanadium- und Sauerstoffgehalt ist es vorteilhaft, die langsamere Reaktionsgeschwindigkeit durch eine bessere Vermischung des Brennstaubs und der Luft zu kompensieren. Vorrichtungsmäßig kann eine derartige Vermischung durch Drall-Einrichtungen in dem vorzugsweise ringförmigen Verbrennungsluftkanal des Kopfbrenners bzw. Deckenbrenners realisiert werden.
Zur Zuführung von Sekundärluft in die Brennkammer kann eine gestufte Luftzuführung über mehrere, vorzugsweise über zwei Luftdüsen, vorgesehen sein. Speziell geformte Klappen in den Luftdüsen ermöglichen eine Veränderung der Austrittsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft bei unterschiedlichen Massenströmen. Auf diese Weise kann das Asche-/Schlackeverhältnis variiert werden. Außerdem wirkt sich die Austrittsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft auf den Ausbrand aus, so daß über die Austrittsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft auch der Ausbrand gesteuert werden kann.
In einer zweiten Vorrichtungsvariante wird ein Kopfbrenner in einer Decke oder einem Deckel eines Brennraums angeordnet, welcher wie in der ersten Vorrichtungs- und Verfahrensvariante in einer ausgemauerten Brennkammer ausgebildet ist. Der Kopfbrenner ist somit in einer Decke der feuerfest ausgekleideten Brennkammer angeordnet und kann auch als Decken- oder Sturzbrenner bezeichnet werden.
Es ist vorteilhaft, daß die feuerfeste Auskleidung der vorzugsweise zylindrischen Brennkammer als Zündhilfe und ein Doppelmantel zur Vorwärmung von Verbrennungsluft dienen können. Die Verbrennung wird innerhalb eines relativ kleinen Brennkammervolumens weitgehend abgeschlossen. Ein Abhitzekessel, welcher der feuerfest ausgekleideten Brennkammer nachgeschaltet ist, kann ein geringeres Volumen aufweisen, als wenn keine ausgemauerte Brennkammer eingesetzt würde. Die bei dieser Lösung erreichbaren investitionstechnischen Vorteile sind daher offenkundig.
Auch ist es zweckmäßig, wenn der Kopfbrenner einen Startbrenner aufweist, der vorzugsweise mit Gas oder Öl betrieben wird und als Staubdüse ein Ringspalt für das vanadiumhaltige Brennstaub-Luftgemisch konzentrisch um den Startbrenner angeordnet ist.
Die Verbrennung mit einem Kopfbrenner in einer feuerfest ausgekleideten Brennkammer wird bei Temperaturen im Bereich von 1100°C bis 1650°C, vorzugsweise bei 1200°C durchgeführt. Hierbei wurde festgestellt, daß die vanadiumhaltigen Rückstände in einem sicheren Abstand vor dem Kopfbrenner zünden und, begünstigt durch die feuerfesten Wände der ausgemauerten Brennkammer, ein Volumen höchster Verbrennungsintensität gebildet wird. Dadurch kann ein nahezu vollständiger und schneller Abbrand des Brennstoffs erreicht werden, was sich anlagentechnisch vorteilhaft auf das Nachreaktionsvolumen eines ersten Zuges eines nachgeschalteten Abhitzekessels auswirkt. Das bei der Verbrennung gebildete Rauchgas und die flüssigen Schlacken gelangen in den Abhitzekessel, in welchem die Schlacke auf Temperaturen unterhalb der Erstarrungstemperatur von etwa 800 bis 900°C abgekühlt wird und vorteilhafterweise größtenteils als feinster Staub mit dem Rauchgas ausgetragen werden kann.
Für den Fall, daß feste Schlacke anfällt, ist es zweckmässig, den Abhitzekessel, insbesondere den ersten Zug, mit einem Schlackenaustrag zu versehen, so daß an den feuer festen Wänden der Brennkammer niedergeschlagene Schlacketröpfchen, welche in den Abhitzekessel fallen, ausgetragen werden können.
In einer dritten Vorrichtungsvariante ist ein Brennraum mit vorgeschaltetem Kopfbrenner in einem Abhitzekessel angeordnet. Der Kopfbrenner ist in der Decke des ersten Zuges des Abhitzekessels eingebaut. Eine Zündhilfe braucht bei dieser Vorrichtungs- und Verfahrensvariante nicht zur Verfügung zu stehen. Es ist deshalb verfahrensmäßig vorgesehen, den Kopfbrenner zur Erzielung höherer Verbrennungstemperaturen mit geringerem Luftüberschuß zu fahren. Der Luftüberschuß bewegt sich im Bereich von λ = 1,05 bis 1,4, vorzugsweise bei λ = 1,1. Wenn die Verbrennung bei Temperaturen von 1600 bis 1800°C durchgeführt wird, kann hierbei ein guter Ausbrand erreicht werden.
Falls sich keine stabile Flamme bilden sollte, ist es von Vorteil, den zentral angeordneten Startbrenner mit geringerer Last als Stützbrenner zu verwenden.
Aufgrund der hohen Verbrennungstemperaturen entsteht bei dieser Vorrichtungsvariante ebenfalls flüssige Schlacke. Die Schlackentröpfchen werden in dem Rauchgas fein verteilt und erkalten im Flugstrom durch einen Strahlungswärmeaustausch mit den Begrenzungswänden des Abhitzekessels. Das vanadiumhaltige Brenngut wird somit nahezu vollständig als staubförmige Schlacke ausgetragen. Eine Abführung von erstarrten Schlacken, welche in der Regel aufwendig ist, kann daher entfallen.
Zweckmäßigerweise wird rezirkuliertes Rauchgas über Düsen in der Kesseldecke und konzentrisch zum Decken- bzw. Sturzbrenner senkrecht eingedüst. Schlackentröpfchen an den Wänden des Abhitzekessels werden durch das eingedüste rezirkulierte Rauchgas abgewiesen und Anbackungen an den Wänden des Abhitzekessels verhindert. Vor Eintritt in Rohrbündel, welche insbesondere in einem dritten Zug des Abhitzekessels angeordnet sind, wird das Rauchgas und die darin enthaltenen Schlackebestandteile auf unter 500°C abgekühlt, um eine Korrosion, insbesondere aufgrund von Vanadiumoxiden, speziell von Vanadiumpentoxid, zu vermeiden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Brennkammer verwendet, welche wenigstens in den besonders verschleißintensiven Bereichen kühlbare Wände oder Wandabschnitte als ein sogenanntes "Kühlfeld" aufweist. Das Kühlfeld kann durch wasserführende Rohre in einer feuerfesten Verkleidung der Brennkammer gebildet werden. Beispielsweise können bestiftete Rohrschlangen horizontal verlegt und mit einer feuerfesten Vibrationsmasse umgossen werden. Die intensive wasserseitige Kühlung sorgt für eine Abkühlung der brennraumseitigen Oberfläche auf eine Temperatur unter die Erstarrungstemperatur der herabfließenden Schlacke und für die Ausbildung eines korrosionsschützenden Schlackepanzers.
Es ist zweckmäßig, nur die besonders verschleißintensiven Wandbereiche als "Kühlfeld" auszubilden, um den Wärmehaushalt der Brennkammer nicht nachteilig durch die Wärmeverluste über die Wände zu beeinflussen. Bevorzugt sollten nicht mehr als 15 % der gesamten Oberfläche der Brennkammer als "Kühlfeld" ausgebildet sein.
In einer weiteren Vorrichtungs- und Verfahrensvariante wird der Abstand der Zündfront von der Zuführung des Brennstaub-Luftgemisches durch eine Umhüllung des Staubstrahls geregelt. Als Umhüllung kann ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff, verwendet werden. Durch die inertisierende Hülle um den Staubstrahl kann eine verfrühte Zündung in der Nähe der Staubdüse unterbunden werden und durch Zumischung der Verbrennungsbzw. Sekundärluft geregelt werden.
Es ist vorteilhaft, daß über die Austrittsgeschwindigkeit des Hüll-Inertgases zusätzlich ein Anbacken von Schlacke vermieden werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung weiter erläutert, in welcher in einer stark schematisierten Darstellung zeigen
Fig. 1
einen vertikalen Schnitt durch eine erste Variante einer Brennkammer und eines Kopfbrenners mit kegelstumpfartig ausgeführtem Deckel und Staublanzen nach Linie A-A gemäß Fig. 2;
Fig. 2
eine teilgeschnittene Draufsicht auf die Brennkammer gemäß Fig. 1;
Fig. 3
einen vertikalen Schnitt durch eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Brennkammer, einem Kopfbrenner und einem nachgeschalteten Abhitzekessel (ausschnittsweise dargestellt);
Fig. 4
eine Draufsicht nach Pfeil IV gemäß Fig. 3;
Fig. 5
eine schematisierte Darstellung eines Abhitzekessels;
Fig. 6
eine dritte Variante mit einem Kopfbrenner in der Decke eines Abhitzekessels ohne Ausmauerung;
Fig. 7
eine Draufsicht nach Pfeil VII gemäß Fig. 6;
Fig. 8
einen vertikalen Schnitt durch eine Modifikation einer Vorrichtung nach Fig. 3 und
Fig. 9
einen Horizontalschnitt durch eine Brennkammerwand im Bereich eines "Kühlfeldes".
Eine erste Variante der Vorrichtung zur Verbrennung vanadiumhaltiger Brennstoffe gemäß Fig. 1 zeigt eine Brennkammer 4 mit einem kegelstumpfartig ausgeführten Deckel oder einer Decke 14, einen Startbrenner 3, eine Staublanze 5, die in einer geneigten Deckenwand 15 angeordnet ist. Im unteren Bereich ist ein Rauchgasaustritt 13 vorhanden. Die Brennkammer 4 weist eine feuerfeste Auskleidung 22 und einen Doppelmantel 23 auf, in welchem Verbrennungsluft vorgewärmt wird. Der ausgemauerte Doppelmantel dient als Zündhilfe.
Fig. 1 und Fig. 2 verdeutlichen, daß die Staublanze 5 durch ihre Anordnung eine Einblasung von vanadiumhaltigem Brennstaub-Luftgemisch auf einer Sekante 33 ermöglicht, welche in einem Winkel von etwa 50° zu einer Längsachse 24 ausgebildet ist. In der Brennkammer 4 sind zwei Luftdüsen 30 angeordnet, durch welche Sekundärluft tangential zugeführt wird. Aus der Querschnittsdarstellung gemäß Fig. 2 geht hervor, daß vor den zwei untereinander angeordneten Luftdüsen 30 Abweisernasen 36 ausgebildet sind, in deren Bereich Wasserrohre 34 verlaufen. Im Bereich der Luftdüsen 30 sind Klappen 31 zur Beeinflussung der Luftzuführung angeordnet.
Die in einem Brennraum 9 der Brennkammer 4 gebildeten Schlacken und Rauchgase werden über den Rauchgasaustritt 13 einem nachgeschalteten Abhitzekessel 6 zugeführt (siehe Fig. 5).
Fig. 3 und 4 zeigen eine zweite Variante einer Vorrichtung mit feuerfest ausgekleideter Brennkammer 4 mit einem Brennraum 9 und einer Decke 14 mit einem Kopfbrenner 2 als Staubbrenner.
Die Brennkammer 4 ist im Bereich ihrer Austrittsöffnung 19 für Schlackentröpfchen und Rauchgas auf einem Deckel bzw. einer Decke 16 eines Abhitzekessels 6 angeordnet. Der Kopfbrenner 2 weist einen mittig angeordneten Startbrenner 3 sowie eine ringförmige Düse 17 für Verbrennungsluft 7 und eine innere ringförmige Düse 18 auf, wobei der Düse 18 über eine Zuführung 8 das Brennstaub-Luftgemisch zugeführt wird. In der äußeren ringförmigen Düse 17 für die in einem Doppelmantel 23 vorgewärmte Verbrennungsluft 7 ist eine Einrichtung 12 angeordnet, welche zu einer stärkeren oder minderen Vermischung und Drallbildung zwischen Luft und Brennstoff in Abhängigkeit von dem Vanadium- und Sauerstoffgehalt des Brennstoff eingestellt werden kann. Der Deckel 14 der Brennkammer 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel flach ausgebildet und weist Flammenwächter 29 auf. Der Kopfbrenner 2 gemäß Fig. 3 führt zu einer außerordentlich schnellen Zündung des Brennstoff-Luftgemisches und zu kurzen Ausbrandzeiten. Die Verbrennung wird innerhalb des Brennraums 9, welcher ein relativ kleines Volumen aufweist, weitgehend abgeschlossen, und auch der Nachreaktionsraum des Abhitzekessels 6 kann ein relativ geringes Volumen aufweisen.
Fig. 5 zeigt einen Abhitzekessel 6 mit einem ersten, zweiten und dritten Zug 6.1, 6.2 und 6.3. Die Decke 16 des Abhitzekessels 6 ist in Fig. 5 nur angedeutet. In den ersten Zug 6.1 des Abhitzekessels 6 gelangt ein Gemisch von Rauchgas und Schlacketröpfchen über die Austrittsöffnung 19 (siehe Fig. 3). Um zu verhindern, daß die Schlacke sich an Begrenzungswänden 27 des Abhitzekessels 6 niederschlägt und zu festen Anbackungen führt, wird über Düsen 26, welche gemäß Fig. 3 konzentrisch um die Austrittsöffnung 19 im Deckel 16 des Abhitzekessels 6 ausgebildet sind, rezirkuliertes Rauchgas eingeblasen. Das rezirkulierte Rauchgas schützt die Wände des Abhitzekessels 6 vor Schlackeabsetzungen. Die kreisförmige konzentrische Anordnung der Düsen 26 geht auch aus Fig. 4 hervor. Im unteren Bereich des ersten Zuges 6.1 ist eine Austragsöffnung 21 für die Entaschung bzw. den Schlackeaustrag vorgesehen.
Der Abhitzekessel 6 weist Rohre im ersten und zweiten Zug 6.1 und 6.2 auf und arbeitet nach dem Niederdruck-Verdampf-system. Im dritten Zug 6.3 sind Rohrbündel 38 und bodenseitig eine Austragsöffnung 32 für mit Schlackenasche beladenes Rauchgas angeordnet.
Fig. 6 und 7 zeigen eine dritte Vorrichtungsvariante, bei welcher ein Kopf- bzw. Deckenbrenner 2 in der Decke 16 eines Abhitzekessels 6 angeordnet ist. Der Deckenbrenner 2 ist mittig in der Decke 16 oberhalb des ersten Zuges 6.1 des Abhitzekessels angeordnet. Der Deckenbrenner 2 weist einen mittig angeordneten Startbrenner 3 auf. Das Brennstaub-Luftgemisch wird über die Zuführung 8 und eine ringförmige Düse 18 in einen Brennraum 9 im Bereich des ersten Zuges 6.1 eingeblasen. Der Deckenbrenner 2 entspricht bis auf die Zuführung vorgewärmter Verbrennungsluft 7 dem Deckenbrenner gemäß Fig. 3. Der Deckenbrenner 2 wird jedoch mit einem geringeren Luftüberschuß gefahren, um höhere Verbrennungstemperaturen von ca. 1600 bis 1800°C und ebenfalls einen guten Ausbrand zu erreichen.
Bei der Verbrennung im Brennraum 9 des ersten Zugs 6.1 des Abhitzekessels 6 entsteht Rauchgas und aufgrund der hohen Verbrennungstemperaturen zunächst flüssige Schlacke. Diese befindet sich als fein verteilte Tröpfchen im Rauchgas und erkaltet durch Strahlungswärmeaustausch mit Membranwänden bzw. Begrenzungswänden 27 des Abhitzekessels 6. Auf diese Weise wird die Schlacke staubförmig mit dem Rauchgas ausgetragen. Eine Abführung fester Schlacke ist nicht erforderlich. Die Begrenzungswände 27 werden im Prinzip von durchströmten Rohren gebildet, die in entsprechenden Sammlern 35 zusammengeführt sind.
Um Anbackungen zu verhindern, wird rezirkuliertes Rauchgas über einen Ringkanal 28 (Fig. 3) und in der Kesseldecke 16 angeordnete Düsen 26 eingeblasen. Die Schlacketröpfchen werden dadurch von den Wänden des Abhitzekessels 6 abgewiesen. In dem Abhitzekessel 6 erfolgt eine Abkühlung von Rauchgas und Schlacketröpfchen auf < 500°C.
Indem nach der dritten Verfahrens- und Vorrichtungsvariante gemäß Fig. 6 und 7 keine feuerfest ausgemauerte Brennkammer mehr erforderlich ist, entstehen erhebliche Vorteile. So wird wegen der geringen Speichermasse der Feuerung im ersten Zug 6.1 ein schnelles An- und Abfahren möglich. Es wird keine lange Aufheizzeit benötigt. Die Vorrichtung kann ohne lange Nachkühlzeit außer Betrieb gesetzt werden. Bei Notabschaltungen müssen keine thermischen Schäden durch fehlende Kühlung befürchtet werden. Die Brennerlast kann sehr schnell geändert werden. Brennereinstellversuche können rasch und zügig durchgeführt werden. Beharrungszeiten sind kurz und erlauben einen schnellen Abschluß der Einstellarbeiten. Der gesamte Aufbau der Vorrichtung ist erheblich vereinfacht, was sich kostendämpfend auswirkt und den Gebrauchswert erhöht. Es sind keine Flächen vorhanden, an denen sich flüssige Schlacke niederschlagen und herunterlaufen kann.
In Fig. 8 ist in einem Vertikalschnitt eine Modifikation der Brennkammer 4 und des Deckenbrenners 2 nach Fig. 3 ge-zeigt. Übereinstimmende Elemente und Anordnungen sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 3. Die Modifikation betrifft im wesentlichen eine zweifache Ringdüse 17, 17', die im wesentlichen koaxial um den Startbrenner 3 und die das Brennstaub-Luftgemisch zuführende Ringdüse 18 vorgesehen ist. In den Ringdüsen 17, 17' für die vorgewärmte Verbrennungsluft sind Dralleinrichtungen 12 und im oberen Bereich steuerbare Klappen 41 vorhanden. Die im Doppelmantel 23 vorgewärmte Verbrennungsluft kann bei dieser Modifikation über entsprechend regelbare Klappen 42 ganz oder teilweise zur Beschickung der Ringdüsen 17, 17' geleitet werden. Es ist aber auch möglich über die entsprechenden Klappen 42 die vorgewärmte Verbrennungsluft über eine Luftdüse 30, beabstandet zum Kopfbrenner, etwa tangential in den Brennraum 9 einzublasen.
Fig. 9 zeigt einen horizontalen Schnitt durch die Wandung 22 einer Brennkammer 4, welche beispielsweise gemäß Fig. 1 oder gemäß Fig. 3 bzw. 8 ausgebildet sein kann. Die Wandung 22 in Fig. 9 ist als ein kühlbarer Wandbereich 43 oder als ein sogenanntes "Kühlfeld" in einer besonders verschleißintensiven Zone der Brennkammer 4 ausgebildet. Der kühlbare Wandbereich 43 ist mit Rohren 44 versehen, welche als kühlwasserführende Rohrschlangen verlegt, und mit feuerfestem Material 45 wenigstens brennraumseitig beschichtet sind.
Die Rohre 44 weisen Stifte 47 auf, welche radial abstehen und z.B. angeschweißt sind. Diese Stifte 7 begünstigen die Erstarrung der schmelzflüssigen Schlacke und die Ausbildung einer Schutzschicht 46 aus vanadiumpentoxidhaltiger Schlakke.

Claims (34)

  1. Vorrichtung zur Verbrennung von vanadiumhaltigen Brennstoffen, mit einem Brennraum (9), einem Startbrenner (3) und Zuführungen (8, 18; 17, 30) für ein Brennstoff-Luftgemisch und Verbrennungsluft sowie mit einem Rauchgasaustritt (13) und Schlackenabzug (11),
    dadurch gekennzeichnet, daß ein Kopfbrenner (2) vorgesehen ist, welcher oberhalb des Brennraums (9) angeordnet und als ein Deckenbrenner in einer Decke (14, 16) ausgebildet ist,
    daß in der Decke (14) wenigstens der Startbrenner (3) sowie die Zuführung (8) des Brennstaub-Luftgemisches und wenigstens eine Staubdüse (5) angeordnet ist, und
    dass die Staubdüse (5) als koaxiale Doppel- oder Mehrfachdüse ausgebildet ist und radial außen einen Ringquerschnitt zur verzögerten Zündung des Brennstaubs aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfbrenner (2) kegelstumpfartig ausgebildet ist und der Neigungswinkel zwischen seiner Deckenwand (15) und seiner Längsachse (24) zwischen 20° und 60° liegt, vorzugsweise etwa 45 beträgt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Startbrenner (3) mittig und die Staubdüse(n) (5) lanzenartig in der Deckenwand (15) des Kopfbrenners (2) angeordnet sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurchgekennzeichnet,
    daß die Staubdüse(n) (5) unter einem Winkel zwischen 35° und 65°, insbesondere 48° bis 51°
    zur Längsachse (24) und zu einer Radialen (25) der Brennkammer (4), welche zylinderförmig ausgebildet ist, angeordnet ist/sind, so dass das Brennstaub-Luftgemisch auf einer Sekante (33) zur Querschnittsfläche des Brennraums (9) dem Brennraum (9) zuführbar ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum (9) von einer Brennkammer (4) gebildet ist, welche als Wandung (22) eine feuerfeste Auskleidung aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung (22) der Brennkammer (4) wenigstens zwei Luftdüsen (30) für eine tangtiale Einströmung von Sekundärluft vorgesehen sind,
    daß die Luftdüsen (30) axial beabstandet angeordnet sind und daß die Verlängerung der Längsachse(n) der Staubdüse(n) (5) zwischen die zwei Luftdüsen (30) orientiert ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Startbrenner (3) mittig und die Staubdüse(n) (5) koaxial zu dem Startbrenner (3) angeordnet ist/sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum (9) in einer Brennkammer (4) ausgebildet ist, welcher eine feuerfeste Auskleidung (22) und einen Doppelmantel (23) zur Vorwärmung von Verbrennungsluft (7) aufweist, und
    daß das Brennstaub-Luftgemisch und die vorgewärmte Verbrennungsluft (7) über ringförmige, koaxial zum Startbrenner (3) angeordnete Düsen (18, 17) im Kopfbrenner (2) dem Brennraum (9) zuführbar sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkammer (4) ein Abhitzekessel (6) nachgeschaltet ist, und
    daß der Abhitzekessel (6), welcher vorzugsweise drei Züge (6.1, 6.2, 6.3) aufweist, eine Austragsvorrichtung (21) für Schlacketeilchen, insbesondere in dem ersten Zug (6.1), aufweist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß in dem Abhitzekessel (6) Düsen (26) zur Zuführung von rezirkuliertem Rauchgas angeordnet sind, und
    daß die Düsen (26) auf Begrenzungswände (27) des Abhitzekessels (6) gerichtet sind.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfbrenner (2) in einer Decke (16) eines Abhitzekessels (6) angeordnet ist, und
    daß der Brennraum (9) im Bereich eines ersten Zuges (6.1) des Abhitzekessels (7) vorgesehen ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß in der Decke (16) des Abhitzekessels (6) Düsen (26) zur Zuführung von rezirkuliertem Rauchgas angeordnet sind, und
    daß die Düsen (26) insbesondere auf Begrenzungswände (27) des Abhitzekessels (6) gerichtet sind.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 1, 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführung (30) der Verbrennungsluft (7) und/oder der Zuführung (8) des Brennstaub-Luftgemisches Klappen- oder Dralleinrichtungen (12, 31, 41, 42) vorgesehen sind, welche in Abhängigkeit von dem Vanadiumgehalt und der Reaktionsgeschwindigkeit des Brennstaub-Luftgemisches einstellbar sind.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Startbrenner (3) gas- oder ölbetrieben ausgebildet und zusätzlich als Stützbrenner einsetzbar ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum (9) von einer Brennkammer (4) gebildet ist, welcher wenigstens einen kühlbaren Wandbereich (43) aufweist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, daß der kühlbare Wandbereich (43) jeweils in verschleißintensiven Bereichen der Brennkammer (4) vorgesehen und von Rohren (44) gebildet ist, welche von einem Kühlmedium durchflossen und von feuerfestem Material (45) umgeben sind.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (44) mit Stiften (7) versehen sind und auf dem feuerfesten Material (45) eine verschleißfeste Schutzschicht (46) aus vanadiumpentoxidhaltiger Schlacke gebildet ist.
  18. Verfahren zur Verbrennung vanadiumhaltiger Brennstoffe aus der Erdölaufbereitung,
    bei dem die vanadiumhaltigen Brennstoffe als Brennstaub-Luftgemisch einer Vorrichtung mit Brenner, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 17, zugeführt werden und
    bei dem das Brennstaub-Luftgemisch in einem Brennraum verbrannt und das entstehende Rauchgas und die Schlacke ausgetragen werden,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstaub-Luftgemisch einem Kopfbrenner in einer Decke des Brennraums zugeführt wird, und
    daß das Brennstaub-Luftgemisch mit kurzen Ausbrandzeiten und mit einer Zündfront verbrannt wird, welche über eine Änderung der Austrittsgeschwindigkeit des Brennstaubes und/oder der Austrittsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft und/oder über die Intensität der Vermischung des Brennstaub-Luftgemisches und/oder eine Schutzhülle um das Brennstaub-Luftgemisch einstellbar ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet, daß dem Brennstaub-Luftgemisch unmittelbar nach dem Austritt in dem Bereich des Kopfbrenners keine Verbrennungsluft zugeführt wird,
    so daß in diesem Bereich eine Verbrennungszone mit nahstöchiometrischen bis unterstöchiometrischen Verhältnissen von λ ca. 0,2 bis 1,0 eingestellt wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft tangential und/oder axial versetzt im Bereich der Wandung (22) oder koaxial zu dem Brennstaub-Luftgemisch im Bereich des Kopfbrenners (2) dem Brennraum (9) zugeführt wird.
  21. Verfahren nach Anspruch 20,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstaub-Luftgemisch in den Brennraum (9) einer Brennkammer (4) eingeblasen und verbrannt wird, wobei durch eine feuerfeste Auskleidung (22) der Brennkammer (4) eine Zündhilfe bei der Verbrennung und ein Volumen höchster Verbrennungsintensität gebildet wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstaub-Luftgemisch bei Temperaturen zwischen 1100°C und 2000°C mit einer hohen Zündwilligkeit und einer Zündfront im Bereich von etwa 10 mm bis 600 mm, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 400 mm, vor dem Kopfbrenner (2) bzw. einer Staubdüse (5) des Brennstoff-Luftgemisches verbrannt wird.
  23. Verfahren nach Anspruch 21,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung in der Brennkammer (4) mit einer feuerfesten Auskleidung (22) bei Temperaturen um 1200°C durchgeführt wird,
    daß ein Gemisch aus Rauchgas und flüssigen Schlacke- bzw. Ascheteilchen gebildet wird,
    daß das Gemisch nach kurzer Verweilzeit und weitgehend ausgebrannt aus der Brennkammer (4) in einen Abhitze-kessel (6) eingeleitet wird,
    daß in den Abhitzekessel (6) im Bereich eines ersten Zuges (6.1) rezirkuliertes Rauchgas eingeblasen und entlang von Begrenzungswänden (27) geführt wird, und daß die Schlacketeilchen weitgehend als Staub aus dem ersten Zug (6.1) ausgetragen werden.
  24. Verfahren nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstaub-Luftgemisch in einem Brennraum (9) verbrannt wird, welcher in einem ersten Zug (6.1) eines Abhitzekessels (6) durch Anordnung des Kopfbrenners (2) in einer Decke (16) des Abhitzekessels (6) gebildet wird,
    daß der Kopfbrenner (2) zur Erzielung höherer Verbrennungstemperaturen mit einem geringeren Luftüberschuß gefahren wird, wobei der Luftüberschuß im Bereich von λ = 1,05 bis 1,4, insbesondere bei λ = 1,1, liegt,
    daß die Verbrennung bei Temperaturen von ca. 1600° C bis 1800°C und einem nahezu vollständigen guten Ausbrand durchgeführt wird,
    daß Rauchgas und flüssige Schlacketeilchen gebildet werden, welche auf unter 900°C abgekühlt und staubförmig über eine Austragsöffnung (32) eines dritten Zuges (6.3) des Abhitzekessels (6) ausgetragen werden.
  25. Verfahren nach Anspruch 21,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft (7) in einem Doppelmantel (23) der Brennkammer (4) vorgewärmt wird.
  26. Verfahren nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit, mit welcher das Brennstaub-Luftgemisch aus dem Kopfbrenner austritt, auf 10 bis 45 m/s, vorzugsweise auf 20m/s, eingestellt wird.
  27. Verfahren nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung, welche bei einem höheren Vanadiumanteil im Brennstaub-Luftgemisch beschleunigt ist, über die Luftzuführung geregelt wird.
  28. Verfahren nach Anspruch 27,
    dadurch gekennzeichnet, daß bei einem geringeren Vanadiumgehalt des Brennstoffes das Brennstaub-Luftgemisch intensiver vermischt wird.
  29. Verfahren nach Anspruch 27,
    dadurch gekennzeichnet, daß bei einem konstanten Volumenstrom des vanadiumhaltigen Brennstaub-Luftgemisches die Austrittsgeschwindigkeit der Verbrennungluft variiert wird.
  30. Verfahren nach einem der Anspruch 29,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft an unterschiedliche Lastfälle angepaßt und der Ausbrand sowie das Verhältnis Schlacke/Asche beeinflußt wird.
  31. Verfahren nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstaub-Luftgemisch in einem Brennraum (9) mit feuerfester Auskleidung (22) und wenigstens einem kühlbaren Wandbereich (43) eingeführt und verbrannt wird,
    daß die brennraumseitige Oberfläche des kühlbaren Wandbereichs (43) unter die Erstarrungstemperatur der Schlacke abgekühlt wird und eine Schutzschicht aus vanadiumhaltiger Schlacke gebildet wird.
  32. Verfahren nach Anspruch 31,
    dadurch gekennzeichnet, daß maximal 15 % der Oberfläche der Brennkammer als kühlbarer Wandbereich (43) ausgebildet werden.
  33. Verfahren nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülle von Stickstoff gebildet wird, welcher koaxial zum Brennstaub-Luftgemisch dem Brennraum zugeführt wird.
  34. Verwendung einer Vorrichtung mit einem Kopfbrenner nach Anspruch 1 als Staubbrenner zur Verbrennung vanadiumhaltiger Kohlenstoff-Brennstoffe, insbesondere vanadiumhaltiger Reststoffe aus der Erdölvergasung.
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