DE2030361A1

DE2030361A1 - Lime firing kiln with axial burner for delayed ignition mix

Info

Publication number: DE2030361A1
Application number: DE19702030361
Authority: DE
Inventors: Egon Meran Stingel (Italien)
Original assignee: INDUTHERM
Current assignee: INDUTHERM
Priority date: 1970-06-19
Filing date: 1970-06-19
Publication date: 1972-02-03

Abstract

The kiln is fitted with wall mounted burners, a flue gas suction device and a centrally disposed burner below the combustion zone. The fuel being injected by the central burner is screened by a protective gas resulting in its mixing with the air of combustion and consequent ignition only after it has risen to a zone between the burner and the combustion zone. The protective gas used is flue gas taken out from the furnace at a suitable location. The central burner is supported by its supply pipes, which are coaxial. The delayed ignition of the fuel injected by the central burner greatly increases its otherwise short service life.

Description

Verfahren zum Beheizen eines mit Gas- oder Flüssigbrennstoff betriebenen Schachtofens zum Brennen von Mineralien, insbesondere eines Kalkschachtofens und Zentralbrenner für die Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beheizen eines mit Gas-oder Flüssigbrennstoff betriebenen Schachtofens zum Brennen von Mineralien, insbesondere eines Kalkschachtofens, mit in dessen Wandung angeordneten Brennern einer Rückgasabsaugeinrichtung und einem unterhalb der Brennzone angeordneten Zentralbrenner sowie einen solchen für die Durchführung des Verfahrens. Process for heating a gas or liquid fuel Shaft furnace for burning minerals, in particular a lime shaft furnace and Central burner for carrying out the method The invention relates to a method for heating a shaft furnace operated with gas or liquid fuel for burning of minerals, in particular of a lime shaft furnace, with arranged in its wall Burners of a return gas suction device and one arranged below the combustion zone Central burner and one for carrying out the process.

Ein zusätzlicher Zentralbrenner wird mitunter bei Kalkschachtöfen mit grossem Schachtdurchmesser vorgesehen, um den gesamten Bereich der Brennzone gleichmässig aufheizen zu können. Die durch den Zentralbrenner zugeführten Brenngase erwärmen den zentralen Bereich des Brennguts im Schachtofen, der von den Brenngasen der in den Schachtofenwänden angeordneten Brennern nicht im notwendigen Masse erreicht wird, um einen guten gleichmässigen Brand dieses Materials zu gewährleisten. An additional central burner is sometimes used in lime shaft kilns with a large shaft diameter to cover the entire area of the combustion zone to be able to heat up evenly. The fuel gases supplied by the central burner heat the central area of the fuel in the shaft furnace, that of the fuel gases of the burners arranged in the shaft furnace walls is not achieved to the necessary extent to ensure a good, even firing of this material.

Durch die zusätzliche Anordnung eines Zentralbrenners wurde eine wesentliche Verbesserung des Ofenbetriebes und der erzeugten Produkte erreicht. Nach-teilig ist jedoch, dass die bekannten Zentralbrenner im Betrieb bereits nach kurzer Zeit unbrauchbar werden, weil sie unmittelbar in der Feuerzone liegen. Versuche, mittels entsprechender Abdeckungen und Isolierungen die Lebensdauer der Zentralbrenner zu erhöhen, führten nur zu unbefriedigenden Ergebnissen. Auch Versuche, die Zentralbrenner unterhalb der Brennzone in der von Kühlluft durchströmten Kühlzone anzuordnen, ergaben keine Verbesserung der Verhältnisse, da sich die aus den Z entralbrennern austretenden Brenngase unmittelbar hinter dem Brenner bereits entzündeten, bevor sie die Brennzone erreichten; ausserdem wirkte sich dies auf die KüMung des im unteren Teil des Schachtofens befindlichen Brennguts nachteilig aus. The additional arrangement of a central burner made a Significant improvement in furnace operation and the products produced were achieved. However, it is disadvantageous that the known central burner is already in operation become unusable for a short time because they are directly in the fire zone. Try, the service life of the central burner by means of appropriate covers and insulation increasing only gave unsatisfactory results. Also attempts the central burner to be arranged below the combustion zone in the cooling zone through which cooling air flows no improvement in the conditions, as the ones emerging from the central burners Combustion gases immediately behind the burner were already ignited before they reached the combustion zone achieved; this also had an effect on the cooling of the in the lower part of the shaft furnace the material to be burned is disadvantageous.

Hieraus ergab sich die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, den zentralen Bereich des-Brennguts im Schachtofen auf die gleiche Temperatur aufzuheizen wie das Brenngut im peripheren Bereich, und zwar in der Brennzone. Weiterhin muss die diesem Zweck dienende Vorrichtung so gestaltet sein, dass sie einen störungsfreien gleichmässigen kontinuierlichen Betrieb des Schachtofens ermöglicht. This gave rise to the object on which the invention is based, the Heat the central area of the material to be fired in the shaft furnace to the same temperature like the material to be fired in the peripheral area, namely in the burning zone. Furthermore, the device used for this purpose must be designed so that it enables trouble-free, uniform, continuous operation of the shaft furnace.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Verbesserung des Verfahrens der zuvor beschriebenen Art erreicht, bei dem der aus dem Zentralbrenner austretende Brennstoff in Brennernähe gegen eine Vermischung mit Verbrennungsluft mittels eines Schutzgas so abgeschirmt wird, dass die Verbrennung erst im Bereich zwischen dem Zentralbrenner und der Brennzone einsetzt. Durch diese Massnahme wird zwischen der in der Kühlzone aufsteigenden Verbrennungsluft und dem aus dem Zentralbrenner austretenden und aufsteigenden Brennstoff eine Abschirmung mittels Schutzgas gebracht, welches sich zunächst mit der Verbrennungs luft und erst dann mit dem Brennstoff vermischt, wenn die Entzündung des so gebildeten Gasluftgemisches den Zentralbrenner nicht mehr gefährdet und die Reaktionswärme sofort in der Brennzone wirksam wird.The solution to the problem posed is according to the invention by the Improvement of the method of the type described above achieved in which the from The fuel escaping from the central burner in the vicinity of the burner prevents mixing is shielded with combustion air by means of a protective gas so that the combustion only begins in the area between the central burner and the combustion zone. Through this The measure is between the combustion air rising in the cooling zone and the a shield that emerges from the central burner and rises brought by means of protective gas, which air and initially with the combustion only then mixed with the fuel when the ignition of the gas-air mixture thus formed the central burner is no longer endangered and the heat of reaction is immediately in the combustion zone takes effect.

Vorzugsweise besteht das Schutzgas aus Rückgas, welches in an sich bekannter Weise an geeigneter Stelle aus dem Innenraum des Schachtofens abgesaugt wird. Das Rückgas kann dabei den zusätzlichen Zweck einer kontrollierten Verbrennung erfüllen.Preferably, the protective gas consists of return gas, which in itself suctioned in a known manner at a suitable point from the interior of the shaft furnace will. The return gas can serve the additional purpose of controlled combustion fulfill.

Beim Betrieb von Schachtöfen mit relativ grossem Schachtdurchmesser und mit einem Zentralbrenner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Vermischung des aus dem Zentralbrenner austretenden Brennstoffs mit Verbrennungsluft zu einem zündbaren: Gemisch in einem Abstand von etwa 0,7 m bis 1,5 m über dem Zentralbrenner erfolgt. Weiterhin ergibt sich ein ausgezeichneter Wirkungsgrad infolge gleichmässiger Durchwärmung, wenn über den Zentralbrenner ca. 30 % der in der Brennzone benötigten Wärmeenergie und die restlichen 70 7n mittels der in der Wand des Schachtofens angeordneten Brenner zugeführt werden.When operating shaft furnaces with a relatively large shaft diameter and with a central burner it has proven advantageous when mixing the one emerging from the central burner Fuel with combustion air to an ignitable: mixture at a distance of about 0.7 m to 1.5 m above the central burner he follows. Furthermore, there is an excellent degree of efficiency due to the uniformity Thorough heating when approx. 30% of the amount required in the combustion zone via the central burner Thermal energy and the remaining 70 7n by means of the arranged in the wall of the shaft furnace Burner are fed.

Ein für die Anwendung des zuvor beschriebenen erfindungsgemassen Verfahrens besonders geeigneter Zentralbrenner, welcher auf einer als Trägertraverse ausgebildeten Brennstoffleitung angeordnet ist, ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Trägertraverse ausser der Brennstoffleitung eine Schutzgasleitung aufweist, die mit einer Ringdüse verbunden ist, welche radial ausserhalb und unterhalb der zentralen Brennerdüse angeordnet ist. Durch diese Ringdüse strömt beim Betrieb des Zentrabrenners das Schutzgas so aus, dass es die oberhalb der Ringdüse aus der Brennstoffdüse austretende Brennstoffmenge völlig umgibt und sich erst im Laufe des Aufsteigens in Richtung auf die Brennzone mit diesem und der Kühlluft aus der Kühlzone so vermischt, dass sich ein brennfähiges Brennstoffiuftgemisch.ergibt, das sich in gewünschter Entfernung über dem Zentralbrenner entzündet.One for the application of the above-described method according to the invention particularly suitable central burner, which is designed as a support traverse Fuel line is arranged, is characterized according to the invention in that In addition to the fuel line, the girder traverse has a protective gas line, which is connected to an annular nozzle, which is radially outside and below the central burner nozzle is arranged. Flows through this ring nozzle when the Centrifugal burner, the inert gas so that it is above the ring nozzle from the fuel nozzle completely surrounds the escaping amount of fuel and only changes in the course of the ascent in the direction of the combustion zone with this and the cooling air from the cooling zone so mixed, that a combustible fuel / air mixture results, which is in the desired Distance above the central burner ignited.

Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist in weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemässen Zentralbrenners vorgesehen, dass die Schutzgasleitung die Brennstoffleitung vollständig umgibt und die Schutzgasleitung die die Brenner- und die Schutzgasdüsen tragende Traverse bildet. Das Schutzgas sorgt dann für eine Kühlung der Traverse. Auch kann die Quertraverse eine zusätzliche Kühleinrichtung aufweisen.In an advantageous embodiment, in a further embodiment of the central burner according to the invention provided that the protective gas line the The fuel line completely surrounds and the shielding gas line that the burner and the protective gas nozzles supporting cross member. The protective gas then ensures cooling the traverse. The cross member can also have an additional cooling device.

Zweckmässigerweise wird der Zentralbrenner in einer Ebene angeordnet, welche etwa 0, 7 bis 1,5 m unterhalb der Brennzone im Schachtofen liegt.The central burner is expediently arranged on one level, which is about 0.7 to 1.5 m below the combustion zone in the shaft furnace.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für einen Zentral~ brenner zur Durchführung des erfindungsgemässen Veriahrens Ischematlsch dargestellt und nachstehend im einzelnen erläutert.The drawing shows an exemplary embodiment for a central burner for carrying out the method according to the invention is schematically shown and explained in detail below.

Der Schachtofen 11 mit relativ grossem Schachtdurchmesser, von dem ein Teil der Külllzone 12 und der Brennzone 13 dargestellt ist, ist in bekannter Weise mit in die Wand eingesetzten Brennern B ausgerüstet, deren Brenngasstrom durch die Pfeile 14 gekennl zeichnet ist. Die Quertraverse 15 trägt den Zentralbrenner ZB und besteht aus zwei ineinanderliegenden Rohren, von welchen das innere Rohr als Brennstoffleitung 16 und das äussere Rohr 17 als Schutzgasleitung dißnt. Das äussere Rohr 17 ist durch einen Mantel 18 aus Schamottematerial od, dgl. geschützt, welches gegebenenfalls gegen Verschleiss durch Abrieb mittels Abdeckschienen aus geeignetem Werkstoff armiert ist.The shaft furnace 11 with a relatively large shaft diameter from which a part of the cooling zone 12 and the burning zone 13 is shown in FIG Way equipped with burners B inserted into the wall, the flow of fuel gas through the arrows 14 is marked marked. The cross member 15 carries the central burner For example and consists of two tubes lying one inside the other, of which the inner tube as a fuel line 16 and the outer pipe 17 as a protective gas line. That outer tube 17 is protected by a jacket 18 made of fireclay material or the like, which, if necessary, protects against wear through abrasion by means of cover rails suitable material is reinforced.

Der Zentralbrenner ZB besteht aus einer mit der Brennstoffleitung 16 verbundenen Brennstoffdüse 19, die durch ein Leitblech 20 abgedeckt ist, sowie aus einer Ringdüse 21 mit einer Abdeckung bzw.The central burner ZB consists of one with the fuel line 16 connected fuel nozzle 19, which is covered by a baffle 20, as well as from a ring nozzle 21 with a cover or

einem kegelförmigen Leitblech 22, aus der das Schutzgas aus der Schutzgasleitung 17 in den Innenraum des Schachtofens 11 strömt.a conical baffle 22, from which the protective gas from the protective gas line 17 flows into the interior of the shaft furnace 11.

Die Ringdüse 21 liegt dabei unterhalb und radial ausserhalb der Brennstoffdtise 19.The ring nozzle 21 lies below and radially outside the fuel nozzle 19th

Im Betrieb strömt der Brennstoff, wie durch die Pfeile 23 angedeutet, aus der Brennstoffdüse 19 in den Schachtofen ein und bewegt sich nach oben. Gleichzeitig strömt Schutzgas gemäss den strichpunktierten Pfeilen 24 aus der Ringdüse 21 aus und schirmt den aufsteigenden Brennstoff 23 nach aussen hin ab, so dass in der Kühlzone 12 die durch Pfeile 25 gekennzeichnete Kühlt bzw.During operation, the fuel flows, as indicated by the arrows 23, from the fuel nozzle 19 into the shaft furnace and moves upwards. Simultaneously protective gas flows out of the annular nozzle 21 according to the dash-dotted arrows 24 and shields the rising fuel 23 from the outside so that it is in the cooling zone 12 the cooling or cooling marked by arrows 25.

Verbrennungsluft über einen bestimmten Bereich hinweg vom Brennstoff 23 getrennt bleibt. Erst nahe der Brennzone 13 bildet sich durch die Verwirbelung von Brennstoff,Schutzgas und Verbrennungsluft ein zündbares Gasgemisch, welches bei Entzündung für eine Zufuhr von Wärme in die Mitte der Brennzone durch die aufsteigenden Brenngase 26 sorgt.Combustion air over a certain area away from the fuel 23 remains separate. The turbulence only forms near the combustion zone 13 of fuel, protective gas and combustion air an ignitable gas mixture, which when ignited for a supply of heat to the center of the burning zone by the ascending ones Fuel gases 26 provides.

Hieraus ist es offensichtlich, dass der Zentralbrenner ZB ausserhalb der Hochtemperaturzone liegt, in welcher eine rasche Zerstörung des Brenners sowie der Zuleitungen die Folge wäre, wie die Praxis bisher gezeigt hat, Der Abstand zwischen der Brennzone 13 und dem Zentralbrenner ZB beträgt vorzugsweise etwa 0,7 bis 1,5 m; in der Brennerebene herrscht dann eine Temperatur von nur noch ca, 800°C, während die in der Brennzone ca. -12000C beträgt. Der vom Zentraibrenner ZB ausgehende zentrale Brenngasstrom erfasst bei einem Schachtdurchmesser von ca. 4, 50 m einen Querschnittsbereich von ca.From this it is obvious that the central burner ZB is outside the high temperature zone is in which a rapid destruction of the burner as well the result would be, as practice has shown so far, the distance between the combustion zone 13 and the central burner ZB is preferably about 0.7 to 1.5 m; in the burner level there is then a temperature of only approx. 800 ° C, while which is approx. -12000C in the firing zone. The central one emanating from the central burner ZB Fuel gas flow covers a cross-sectional area with a shaft diameter of approx. 4.50 m from approx.

1, 50 bis 2, 00 m Durchmesser; der durch entsprechende Abstimmung der Komponenten des Brennstoffluftgemis'ches variierbar ist. Gegen zu starke Wärmeeinwirkung wird der Zentralbrenner ZB durch das in der Leitung 17 strömende, als Kühlmittel dienende Schutzgas geschützt. Gegebenenfalls können aber auch die Leitungen 16 und 17 durch ein Mantelrohr umgeben sein, das von einem Kühlmittel entsprechend niedrigerer Temperatur durchströmt wird, um eine zusätzliche stärkere Kühlung zu bewirken.1.50 to 2.00 m in diameter; by appropriate vote the components of the Brennstoffluftgemis'ches can be varied. Against The central burner ZB is exposed to excessive heat from the in the line 17 Protected protective gas flowing as a coolant. However, if necessary the lines 16 and 17 can also be surrounded by a jacket tube that is surrounded by a coolant correspondingly lower temperature is flowed through to an additional stronger To effect cooling.

Claims

Patentans prüchePatent claims

1. Verfahren zum Beheizen eines mit Gas- oder Flüssigbrennstoff betriebenen Schachtofens zum Brennen von Mineralien, insbesondere eines Kalkschachtofens, mit in dessen Wandung angeordneten Brennern, einer Rückgasabsaugeinrichtung und einem unterhalb der Brennzone angeordneten Zentralbrenner, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Zentralbrenner (ZB) aus tretende Brennstoff (23) in Brennernähe gegen eine Vermischung mit Verbrennungsluft (25r mittels eines Schutzgases (24) so abgeschirmt wird, dass die Verbrennung erst im Bereich zwischen dem Zentralbrenner und der Brennzone (13) einsetzt.1. Method for heating a gas or liquid fuel Shaft furnace for burning minerals, in particular a lime shaft furnace with in its wall arranged burners, a return gas suction device and a Central burner arranged below the combustion zone, characterized in that the fuel (23) emerging from the central burner (ZB) in the vicinity of the burner a mixture with combustion air (25r by means of a protective gas (24) is thus shielded that the combustion only occurs in the area between the central burner and the combustion zone (13) begins.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgas (24) aus Rückgas besteht.2, The method according to claim 1, characterized in that the protective gas (24) consists of return gas.

3. Verfahren nach den Ansprüchenl oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermischung des aus dem Zentralbrenner (ZB) austretenden Brennstoffs (23) mit Verbrennungsluft (25) zu einem zündbaren Gemisch erst etwa 0, 7 m bis 1, 5 m oberhalb des Zentralbrenners einsetzt, und diese Höhe durch die Rückgas menge geregelt wird.3. The method according to claimsl or 2, characterized in that that the mixing of the fuel (23) emerging from the central burner (ZB) with combustion air (25) to an ignitable mixture only about 0.7 m to 1.5 m begins above the central burner, and this level is regulated by the amount of return gas will.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekënnzeichnet, dass über den Zentralbrenner (ZB) ca. 30 % der in der Brenn zone (13) benötigten Energie zugeführt wird.4. The method according to claims 1 to 3, characterized thereby, that via the central burner (ZB) approx. 30% of the amount required in the combustion zone (13) Energy is supplied.

5. Zentralbrenner für die Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, der auf einer als Trägertraverse ausgebildeten Brennstoffleitung angeordnet ist, dadurch gekenn zeichnet, dass die Trägertraverse ausser der Brennstoffleitung (16) eine Schutzgasleitung (17) aufweist, die mit einer Ringdüse (21) verbunden ist, welche radial aus der halb und unterhalb der zentralen Brennerdüse (19) angeordnet ist, 5. Central burner for the application of the method according to the claims 1 to 4, which are arranged on a fuel line designed as a carrier cross-member is, characterized in that the support traverse in addition to the fuel line (16) has a protective gas line (17) which is connected to an annular nozzle (21) is, which is arranged radially from the half and below the central burner nozzle (19) is,

6, Zentralbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgasleitung (17) die Brennstoffleitung (16) volle ständig umgibt.6, central burner according to claim 5, characterized in that the protective gas line (17) surrounds the fuel line (16) full constantly.

7. Zentralbrenner nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Quertraverse eine zusätzliche Kühleinrichtung (18) aufweist.7. Central burner according to claims 5 or 6, characterized in that that the cross member has an additional cooling device (18).

8, Zentralbrenner nach Anspruch 5, 6 oder 7, gekennzeichnet durch dessen Anordnung in einer Ebene, die etwa 0, 7 bis 1, 5 m unterhalb der Brennzone (13) des Schachtofens (11) liegt, 8, central burner according to claim 5, 6 or 7, characterized by its arrangement in a plane about 0.7 to 1.5 m below the burning zone (13) of the shaft furnace (11) is located,

9. Zentralbrenner nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schutzgasleitung (17) an die Rückgasabsaug einrichtung angeschlossen ist, Leerseite9. Central burner according to claims 5 to 8, characterized in that the protective gas line (17) to the return gas suction device connected, Blank page