DE4317732A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Oxidieren eines pulverförmigen Brennstoffs mit zwei Gasen unterschiedlichen Sauerstoffgehalts - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Oxidieren eines pulverförmigen Brennstoffs mit zwei Gasen unterschiedlichen Sauerstoffgehalts

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Oxidieren eines pulver­ förmigen Brennstoffs in einem Ofen, vorzugsweise einem Flamm­ schmelzofen mittels eines Brenners, wobei die Oxidation haupt­ sächlich auf der Vermischung zweier unterschiedlicher Verbren­ nungsgase, des pulverförmigen Verbrennungsstoffes und möglicher­ weise eines Zusatzbrennstoffs im Ofenraum erfolgt. Die Verbren­ nungsgase werden dem Ofenraum in separaten Strömen zugeführt, wobei der Sauerstoff zentral und zumindest teilweise verwirbelt und die Luft diesen umgebend in mehreren Teilströmen zugeführt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Brenner zum Vermi­ schen eines pulverförmigen Brennstoffs und eines Verbrennungsga­ ses zum Verbrennen dieser Stoffe im Ofenraum.
Im Stand der Technik sind mehrere Wege zum Oxidieren eines pul­ verförmigen Brennstoffs sowohl mit Luft, sauerstoffangereicher­ ter Luft als auch mit reinem Sauerstoff bekannt.
In dem US-Patent 4,210,315 wird ein pulverförmiger Brennstoff als ringförmiger abwärts gerichteter Pulverfluß zugeführt, der auf eine speziell geformte Oberfläche gerichtet ist, die in dem ringförmigen Fluß angeordnet ist. Der ringförmige Fluß wird durch mehrere Dispersionsluftströme, die von unterhalb der ge­ formten Oberfläche zugeführt werden, symmetrisch seitwärts ver­ teilt. Von außerhalb dieses Suspensionsstroms wird das Verbren­ nungsgas in einem hauptsächlich ringförmigen Fluß zugeführt, um mit der pulverförmigen Substanz gemischt zu werden und zu rea­ gieren.
Es ist für eine in einem vertikalen zylindrischen Rohr stattfin­ dende Verbrennung erforderlich, daß der Pulver-Verbrennungsgass­ trom parallel zum Rohr und symmetrisch darin verläuft. Dieses ist beispielsweise in der US-PS 4,392,885 realisiert. Dort wird ein hauptsächlich horizontal verlaufendes Verbrennungsgas in ei­ nen weichen ringförmigen Fluß geteilt und umgeleitet, um den Pulverfluß parallel zum Reaktionsrohr zu umschließen. Manchmal, wenn der ringförmige Verbrennungsgasfluß zu dünn wird, müssen sprühartige Teilströme eingeführt werden, die den oben genannten Pulverfluß umgeben und diesem beigemischt werden, wie beispiels­ weise im US-Patent 4,490,170. Die separaten Verbrennungsgasströ­ me rotieren vorzugsweise.
In all diesen Verfahren umschließt das Verbrennungsgas einen gleichförmigen Pulverfluß entweder als gleichförmiger, ringför­ miger Fluß oder in unterteilten Einzelströmen.
Im Unterschied zu den vorgenannten Beispielen wird bei dem US-Patent 4,331,087 ein gleichförmiger, ringförmiger Pulverfluß er­ zeugt, der einen kräftig rotierenden Verbrennungsgasstrom um­ gibt.
In dem US-Patent 5,133,801 wird eine geringe Menge des Sauer­ stoffs in das Zentrum eines Verteilungsgliedes nach US-Patent 4,210,315 geführt, um innerhalb des Pulverstroms zusätzlichen Sauerstoff bereit zu stellen.
In vielen Fällen, zum Beispiel bei der Verbrennung von Kohlen­ stoff werden der pulverförmige Brennstoff und das Verbrennungs­ gas bereits vor dem Reaktionsraum gemischt, sogar vor dem Bren­ ner. Dies ist jedoch nicht immer vorteilhaft, insbesondere wenn das verwendete Verbrennungsgas reiner Sauerstoff ist und der Brennstoff eine leicht reagierende pulverförmige Substanz dar­ stellt. Auch der Verschleiß der Ausrüstung bereitet in diesem Fall Schwierigkeiten.
Es ist Ziel der Erfindung, die Nachteile des oben erwähnten Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zu stellen, die einen gute Vermischung des Brennstoffs mit den Verbrennungsgasen und damit eine gute Reak­ tion der Komponenten miteinander ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß An­ spruch 1 und einen Brenner gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der entsprechenden Unteransprüche.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung werden de­ taillierter nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung in Form eines Flammschmelzofens,
Fig. 2 eine schematische teilgeschnittene Ansicht eines Pulver­ materialbrenners gemäß der Erfindung,
Fig. 3 eine Ansicht des Brenners aus Fig. 2 im eingebauten Zu­ stand, und
Fig. 4 eine schematische Ansicht der Materialflüsse unterhalb der Brennerspitze im oberen Bereich des Flammschmelzofens.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung wie der Brenner 1 für den pulverförmigen Verbrennungsstoff in dem Gewölbe 3 des Flammschmelzofens 2 angeordnet ist. Der Pulverbrennstofffluß, in der Regel ein Konzentratfluß, wird im Brennerinnenraum von einer Zuführeinrichtung 4 in mehreren Teilflüssen zugeführt. Beide Re­ aktionsgase 5 und 6 werden ebenfalls als gleichförmige Gasflüsse dem Brenner zugeführt, wo die Luft in mehrere Teilflüsse ver­ teilt und dem Ofen zugeführt wird. Das Konzentrat und die Reak­ tionsgase werden in getrennten Flüssen dem Ofen zugeführt, so daß sie lediglich in dem Reaktionsrohr oder -raum 7 des Flamm­ schmelzofens aufeinander treffen. Die vorliegende Erfindung be­ handelt ein Verfahren mit zwei unterschiedlichen Reaktionsgasen und entsprechend wird mit dem Reaktionsgas I Sauerstoff und mit dem Reaktionsgas II Luft bezeichnet.
Der pulverförmige Konzentratfluß wird von der Zuführeinrichtung 4 abgegeben, die oft als Kettenförderer ausgebildet ist und in drei bis sechs, vorzugsweise fünf Teilflüsse unterteilt. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, fallen diese Teilflüsse in hauptsächlich röhrenförmigen Kanälen 8 des Brenners aufgrund der Gravitation nach unten. Zuerst werden die Teilflüsse in einem solchen Maße nach außen, d. h. voneinander weggeleitet, daß eine Wirbelerzeu­ gungsvorrichtung 9 im zentralen Teil der Vorrichtung installiert werden kann. Danach werden die Teilflüsse für eine gewisse Zeit vertikal nach unten geführt und anschließend wieder nach innen, d. h. aufeinander zugeleitet, so daß sie in Richtung auf die zen­ trale Achse des vertikalen zylindrischen Reaktionsraums 7 ge­ richtet sind und mit dieser einen Winkel einschließen, der im Bereich 15 bis 50° liegt. Schließlich werden die in den Kanälen 8 fließenden Teilflüsse des pulverförmigen Verbrennungsstoffes durch das Gewölbe 3 des Reaktionsrohres von der Umgebung des Wirbelgenerators des Reaktionsgases I in das Rohr geleitet, wo es die zentrale Achse des Rohres etwas unterhalb der nach unten weisenden Oberfläche des Gewölbes trifft.
Fig. 2 zeigt weiterhin, daß die röhrenförmigen Kanäle 8 zum Zu­ führen des Konzentrats an ihren Biegungen mit speziellen Taschen 10 versehen sind, wo das Konzentrat gesammelt wird und so eine autogene Auskleidung darin bildet. Diese autogene Auskleidung schützt das Rohr vor Abnützungseffekten aufgrund des Auftreffens einzelner Partikel. Der untere Teil des Kanals 8 kann weiterhin mit einer separaten Abstreifeinrichtung 12 versehen sein, durch die Anhäufungen bzw. Ablagerungen aus dem Konzentratrohr und dem Gewölbe während des Betriebes herausgekratzt werden können.
Beim Verbrennen pulverförmigen Verbrennungsstoffes, insbesondere Konzentrat, werden sowohl Luft als auch reiner Sauerstoff ver­ wendet. Normalerweise werden diese homogen vor dem Eintritt in den Reaktionsraum gemischt und anschließend wird die sauer­ stoffangereicherte Luft dem Reaktionsraum in einer Weise zuge­ führt, wie sie beispielsweise in den eingangs erwähnten Patenten beschrieben ist. Schwierigkeiten können hin und wieder beim Mi­ schen entstehen. Oft haben zum Beispiel Sauerstoff und die Luft unterschiedliche Drücke und dies muß berücksichtigt werden beim Mischen und Zuführen der Gase in den Ofen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden dem Ofen Sauerstoff und Luft separat und auf unterschiedliche Weise zugeführt. Dies bedeutet, daß die Luft dem Ofen in der Regel durch ein Gebläse zugeführt wird, so daß der Luftdruck im Bereich von 0,02 bis 0,05 bar liegt. Der Sauerstoff wird über einen Kompressor zuge­ leitet, so daß der Sauerstoffdruck im Bereich zwischen 0,2 und 0,5 bar liegt. Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden diese Verbrennungsgase nun separat dem Ofen zugeleitet, wobei der Sauerstoff mit dem höheren Druck vollständig dazu verwendet werden kann, das Konzentrat zu dispergieren. So wird diese Ver­ wirbelungs- oder Rührenergie, die in dem Sauerstoff enthalten ist, nicht beim Zusammenmischen der Verbrennungsgase verloren.
Durch die Erfindung werden so alle Drücke der Verbrennungsgase optimal genutzt. Der (höhere) Sauerstoffdruck kann verwendet werden, um eine starke Verwirbelung des Sauerstoffs hervorzuru­ fen und somit eine gute Verteilung des Konzentrats sicherzustel­ len. Die Fluktuation in der Sauerstoffmenge wird berücksichtigt durch ein spezielles Verwirbelungseinstellglied, welches zum Beispiel in dem US-Patent 4,331,087 beschrieben ist.
Andererseits werden von der Luft wegen ihres geringen Druckes keine besonderen Eigenschaften hinsichtlich der Verwirbelung und Konzentratverteilung erwartet, sondern lediglich eine geeignete und sehr variable "Gleichmäßigkeit".
Das Reaktionsgas II, zum Beispiel Luft, wird dem Brenner 1 in erster Linie horizontal zugeführt und in ähnlicher Weise wie das Konzentrat in drei bis sechs, vorzugsweise vier Teilflüsse un­ terteilt. Die Aufteilung kann durchgeführt werden, bevor die ho­ rizontale Strömung in eine hauptsächlich vertikale Richtung um­ geändert wird. Sie kann jedoch auch in einer separaten Luftver­ teilungskammer erfolgen, deren Bodenteil mit röhrenförmigen Öffnungen 13 versehen ist, die durch das Gewölbe des Reaktions­ rohres bzw. Reaktionsraumes ragen und in dem gleichen Winkel wie der Konzentratfluß ausgerichtet sind. Vorzugsweise sind die Kon­ zentrat- und Luftkanäle 8 und 13 auf dem gleichen Umkreis ange­ ordnet, so daß alternierend ein Kanal für Konzentrat und ein Ka­ nal für Luft vorgesehen sind. Prinzipiell treffen sich die Ach­ sen beider Teilflüsse an dem gleichen Punkt an der zentralen Achse des Raumes bzw. Rohres.
Der Öffnungswinkel der Luftdüsen liegt bei 15 bis 20° und sie versetzen das umgebende Medium, wie zum Beispiel Konzentrat in einen Saugstrom, der sehr kraftvoll in Richtung auf den oberen Teil des Stromes gerichtet ist. Auf diese Weise kommt das umge­ bende Medium entsprechend den Geschwindigkeiten der Ströme in einen intensiven Kontakt mit dem Luftstrome.
Das Reaktionsgas I, zum Beispiel der reine Sauerstoff, dessen Anteil am gesamten Verbrennungsgasfluß ungefähr die Hälfte be­ trägt, wird als gleichförmiger zuerst hauptsächlich horizontaler Fluß durch den Kanal 14 der Wirbelerzeugungskammer 9 zugeführt. In der Wirbelerzeugungskammer wird der Sauerstoffgasfluß in ei­ ner hauptsächlich vertikalen Richtung umgelenkt und zumindest teilweise in eine starke turbulente Bewegung versetzt, so daß der Sauerstoff von dem Zentrum des Luft- und Konzentratsus­ penionsringes als in erster Linie hohler konischer Strahl mit einem Öffnungswinkel von größer als 20° aus dem unteren Teil 15 des Wirbelgenerators in den Reaktionsraum 7 austritt. Zusätzlich zu den bereits genannten Vorteilen einer separaten Sauerstoffzu­ fuhr stellen separate Sauerstoffkanäle einen wichtigen Faktor auch im Hinblick auf die Arbeitsplatzsicherheit dar.
Es gibt Konzentrate, wie zum Beispiel Nickelsulfidkonzentrat, deren eigener Schwefelgehalt nicht immer zum Aufrechterhalten der für die Reaktion erforderlichen hohen Temperatur ausreicht.
In diesen Fällen wird zusätzliche Wärme im Reaktionsrohr benö­ tigt. Bei der vorliegenden Erfindung wird dies in einfacher Weise durch das folgende Verfahren erreicht.
Fig. 3 zeigt, wie der Sauerstoffluß von der Innenseite aus dem Bodenteil 15 des Wirbelgenerators austritt. Dort wird dem Reak­ tionsraum durch die Leitung 16 ein Flüssigbrennstoff zugeführt. So wird dieser zusätzliche Brennstoffluß von innerhalb des hoh­ len Sauerstoffgasflusses verteilt, und wenn der Brennstoff auf­ grund des umgebenden Sauerstoffs brennt, emittiert er zusätzli­ che Hitze, die bei den Reaktionen erforderlich ist.
Um die oben aufgeführten Anforderungen zu erfüllen, resultieren die erforderlichen Abmessungen oft in einer Situation, bei der die Oberflächen der Brennelemente so weit durch das Gewölbe des Ofenrohres ragen, daß die Temperaturstabilität des Brennmateri­ als aufgrund der starken Hitzeabstrahlung in den Ofen (Temperatur über 1400°C) nicht länger garantiert ist. Bei der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem effektiv durch eine Wasserkühlung gelöst, die für den Fachmann wegen der damit ver­ bundenen Risiken nicht offensichtlich ist. Das gesamte Brenner­ system ist in dem Gewölbe innerhalb einer wassergekühlten Kup­ ferplatte 17 montiert, die die Verwendung der Materialien und Formen beträchtlich erleichtert.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Strahlmusters in dem oberen Teil des Reaktionsrohres, wenn sich die Brenn­ stoff- und Verbrennungsgasstrahlen, die aus den separaten Kanä­ len austreten, treffen. Die Verhältnisse an den Punkten A, B und C in den entsprechenden Querschnitten werden nachfolgend be­ schrieben.
In dem vertikalen Querschnitt von Fig. 4 ist zu sehen, daß von dem Bodenteil 15 des Wirbelgenerators ein separater starker Sau­ erstoffgasstrahl 18 austritt, um den herum symmetrisch die Kon­ zentratflüsse 19 aus den Konzentratkanälen 8 und die Luftflüsse 20 aus den Luftkanälen 13 austreten. In Fig. 4A sind alle Flüs­ se weiterhin separat. Jedoch, wie anhand des Querschnittes 4B ersichtlich ist, setzt der Öffnungswinkel der Luftstrahlen den Konzentratfluß in einen Saugstrom, aufgrund dessen die feinsten Teile des Konzentrats, die in dem Gasraum fluidisiert sind in dem Luftstrom absorbiert werden und daher nicht irgendwo an­ kleben oder Ablagerungen an dem Gewölbe bilden. Es ist so ein nach innen gerichteter ringförmiger Konzentrat/Luft-Vorhang ge­ bildet und der Konzentratgehalt in dem Ring fluktuiert in einer wellenartigen Weise. Wie aus dem Querschnitt 4C ersichtlich ist, ist die Verwirbelung bzw. Turbulenz des Sauerstoffstrahls so stark, daß es weiterhin möglich ist, die in Fig. 4 ersichtliche vorsuspendierte Konzentrat/Luft-Suspension zu verteilen und ho­ mogen zu mischen mit einer für die Reaktion ausreichend hohen Geschwindigkeit.
Möglicherweise wurden durch einige Brenner nach dem Stand der Technik bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung erreicht, wohingegen die Realisierung anderer für den Brennungsprozeß we­ sentlicher Merkmale nicht erreicht wurden. Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung jedoch beseitigt alle oben aufgeführten Nachteile gleichzeitig. Wichtige Beurteilungs­ kriterien für Brenner sind praktische Anforderungen, zum Bei­ spiel ein Betrieb ohne Ausfälle und Abnutzung etc.
In allen bekannten Vorrichtungen nach dem Stand der Technik wird ein ringförmiger Konzentratfluß verwendet. Hierbei wird die Öff­ nung oft relativ klein und verursacht die Gefahr eines Zuset­ zens, zum Beispiel wegen eines Störteils, das in dem Konzentrat­ fluß transportiert wurde (zum Beispiel eine Schweißelektrode). Die Öffnung kann ebenfalls, insbesondere wenn sie beheizt wird, an einen bestimmten Punkt schmaler werden und daher Asymmetrie erzeugen. Die Reinigung einer ringförmigen Öffnung ist weiterhin oft problematisch. Die Reparatur einer beschädigten Öffnung er­ fordert separat entworfene und manuell hergestellte Spezial­ strukturen.
In der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung können Stan­ dardrohre verwendet werden, die daher leicht ersetzbar und sta­ bil sind und ihre Form gut beibehalten. Es ist weiterhin bekannt, daß eine runde transversale Oberfläche die Oberfläche mit der geringsten Reibung darstellt, so daß ein Blockieren mi­ nimiert wird. Wenn jedoch trotzdem aus irgendwelchen Gründen et­ was blockieren sollte, besteht die Möglichkeit zur Reinigung, die jedoch einfach und unkompliziert im Vergleich zu anderen Strukturen durchgeführt werden kann. Die Reinigung kann sogar automatisiert werden, falls dies notwendig sein sollte.
Das Konzentrat erzeugt oft Abnutzungseffekte, wenn es auf eine Wand mit einer recht hohen Geschwindigkeit auftritt. Bei der vorliegenden Erfindung wurde diesem Umstand auf autogene Weise Rechnung getragen, d. h. an jedem Kollisionspunkt befindet sich eine Fortsetzung des Rohres, die gleichzeitig als Sammelbehälter des Konzentrats dient und die kollidierenden Teile des Konzen­ tratflusses aufnimmt, wie oben bereits beschrieben worden ist.
In vielen Fällen wird, wenn der Sauerstoff in dem Konzentrat von außen zugeführt wird, durch den Zwischenraum zwischen dem Kon­ zentrat/Verbrennungsluftfluß und der Wand des Reaktionsrohres zusätzliche Hitze eingeführt und dann kann eine heiße Flamme (Sauerstoff) wegen einer Abnutzung der Rohrwandung aufgrund starker Hitzebeanspruchung in der Regel nicht benutzt werden. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Konzentrat/Luft-Suspen­ sion am nahesten an der Wand angeordnet und daher verursacht die erfindungsgemäße Struktur keine Schäden an dem Mauerwerk oder den Mörtelstrukturen des Ofenrohres.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf das beigefügte Bei­ spiel beschrieben.
Beispiel 1
In die Flammschmelze eines Nickelkonzentrats wurden dem Ofen entsprechend der nachstehenden Tabelle die nachfolgenden Mate­ rialien zugeführt. Der Durchmesser des Reaktionsrohres betrug 4,2 m.
Wie aus der obigen Tabelle ersichtlich ist, hat der Brenner ei­ nen großen Einstellbereich. Der Durchsatz kann verdoppelt werden und die Praxis hat gezeigt, daß der Brenner in beiden Bereichen effizient arbeitet. Wie aus der Tabelle zu sehen ist, wurden im Bereich des Durchsatzes II die Sauerstoffzufuhr als auch der Ge­ samtdurchsatz verdoppelt, jedoch wurde die gleiche Mischeffizi­ enz (Verwirbelungsrate) erreicht durch Reduktion der Intensität der Zirkulation des Verbrennungsgases I. Der Einstellbereich ist deutlich größer als bei einer Anordnung nach dem Stand der Tech­ nik, weil bei dieser die Mischeffizienz in erster Linie von der Austrittsgeschwindigkeit des vorgemischten Verbrennungsgases ab­ hängt. In dem Beispiel wird gezeigt, daß die separate Zufuhr der Verbrennungsgase I und II eine wesentliche Erweiterung des Ein­ stellbereichs mit sich bringt.

Claims (16)

1. Verfahren zum Oxidieren eines einem Ofen, vorzugsweise einem Flammschmelzofen, zuzuführenden pulverförmigen Brennstoffs mit­ tels eines Verbrennungsgases, so daß ein Teil des Verbrennungs­ gases verwirbelt in den Reaktionsraum eingeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Vergrößerung des Arbeitsbereiches des Flammschmelzofens zwei Reaktionsgase I und II als Verbrennungsgas benutzt werden, so daß das Reaktionsgas I, zum Beispiel Sauerstoff, dem Reakti­ onsraum des Flammschmelzofens als zumindest teilweise verwir­ belter separater hohler Gasstrom von dem Zentrum des Brenners aus zugeführt wird, und daß das Verbrennungsgas II, zum Beispiel Luft, in zumindest drei separaten Strömen nach unten gerichtet um den Sauerstoffstrahl herum zugeführt wird, wobei der Öff­ nungswinkel dieser Ströme zwischen 15 und 20° liegt,
und daß zwischen jedem Luftstrom, insbesondere auf dem gleichen Kreis ein Kanal für den pulverförmigen Verbrennungsstoff angeordnet ist und daß die daraus zugeführten separaten Brennstoffströme unterhalb des Brenners einen Winkel von 15 bis 50°, bezogen auf die zentrale Achse des Reaktionsraumes, bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsgase I und II dem Reaktionsraum durch den Bren­ ner mit unterschiedlichem Druck zugeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Reaktionsgases I im Bereich von 0,2 bis 0,5 bar liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Reaktionsgases II im Bereich zwischen 0,02 und 0,05 bar liegt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Kanäle für das Reaktionsgas II zwischen 4 und 6 liegt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Kanäle für den pulverförmigen Brennstoff zwi­ schen 4 und 6 liegt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Zentrum des Gasstrahls des Reaktionsgases I aus ein gasförmiger oder flüssiger Zusatzbrennstoff zugeführt wird.
8. Brenner (1) zum Oxidieren eines pulverförmigen Brennstoffs, der einem Ofen, vorzugsweise einem Flammschmelzofen (2) mittels eines Verbrennungsgases zugeführt wird, wobei der Brenner (1), vorzugsweise in dem Gewölbe (3) eines, vorzugsweise vertikalen, zylindrischen Ofens angeordnet ist, und daß ein Teil des Ver­ brennungsgases dem Reaktionsrohr (7) des Ofens verwirbelt zuge­ führt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (1) folgende Komponenten umfaßt: einen im Zentrum des Brenners (1) angeordneten Wirbelstromerzeu­ ger (9) zur separaten Zuführung eines ersten Reaktionsgases I, eine den Wirbelstromerzeuger (9) umgebende Luftverteilungskammer zumindest drei abwärts gerichtete, separate Luft-Zuführkanäle (13) für ein zweites Reaktionsgas II, z. B. Luft, und zwischen jeweils zwei benachbarten Luftzuführkanälen (13) angeordnete Kanäle (8) zum Zuführen des pulverförmigen Brennstoffes, wobei die Kanäle (8) vorzugsweise auf dem gleichen Umkreis wie die Luftzuführkanäle (13) angeordnet sind.
9. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Brenners (1) mit einer wassergekühlten Kupferplatte (17) versehen ist.
10. Brenner nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Wirbelstromerzeugers (9) eine koaxial angeord­ nete Zuführleitung (15) für einen gasförmigen oder flüssigen Zu­ satzbrennstoff angeordnet ist.
11. Brenner nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (8) für den pulverförmigen Brennstoff mit Taschen (10) zum Schutz der Kanäle versehen sind.
12. Brenner nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (8) für die Zufuhr des pulverförmigen Brennstoffs mit einer Abstreifeinrichtung (12) versehen sind.
13. Brenner nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die nach unten gerichteten röhrenförmigen Kanäle (13) für das Reaktionsgas II einen Winkel von 15 bis 20° zur vertikalen zentralen Achse des Reaktionsrohres (7) bilden.
14. Brenner nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die nach unten gerichteten röhrenförmigen Kanäle (8) für den pulverförmigen Brennstoff einen Winkel von 15 bis 50° zur verti­ kalen zentralen Achse des Reaktionsrohres (7) bilden.
15. Brenner nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Kanäle (13) für das Reaktionsgas II zwischen 4 und 6 liegt.
16. Brenner nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Kanäle (8) für den pulverförmigen Brennstoff zwischen 4 und 6 liegt.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI105828B (fi) 1999-05-31 2000-10-13 Outokumpu Oy Laitteisto suspensiosulatusuunin rikastepolttimen jauhemaisen materiaalin syötön tasaamiseksi
US6975021B1 (en) * 1999-09-03 2005-12-13 Micron Technology, Inc. Carrier for substrate film
EP1749109B1 (de) * 2004-05-14 2009-07-22 Linde, Inc. Feinen von schmelzflüssigem metall
JP4898393B2 (ja) * 2006-11-09 2012-03-14 三菱重工業株式会社 バーナ構造
DE102007021925B4 (de) * 2007-05-10 2014-05-28 Siemens Aktiengesellschaft Kompakt-Kohlenstaubbrenner
DE102007021926A1 (de) * 2007-05-10 2008-11-20 Siemens Ag Öl-/Slurrybrenner mit Injektionszerstäubung
FI121852B (fi) 2009-10-19 2011-05-13 Outotec Oyj Menetelmä polttoainekaasun syöttämiseksi suspensiosulatusuunin reaktiokuiluun ja rikastepoltin
US20120280438A1 (en) 2011-05-06 2012-11-08 Hatch Ltd. Burner and Feed Apparatus For Flash Smelter
CN102268558B (zh) * 2011-07-25 2012-11-28 阳谷祥光铜业有限公司 一种旋浮卷吸冶金工艺及其反应器
JP6216595B2 (ja) * 2013-10-01 2017-10-18 パンパシフィック・カッパー株式会社 原料供給装置、自溶炉及び自溶炉の操業方法
FI127083B (en) * 2015-10-30 2017-11-15 Outotec Finland Oy Burner and atomizer for a burner
CN110440596A (zh) * 2019-09-05 2019-11-12 天津闪速炼铁技术有限公司 一种闪速炉配气***及配气冶炼方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3118758A (en) * 1961-03-27 1964-01-21 Union Carbide Canada Ltd Post-mixed oxy-fuel oxide reduction
US4210315A (en) * 1977-05-16 1980-07-01 Outokumpu Oy Means for producing a suspension of a powdery substance and a reaction gas
FI57786C (fi) * 1978-12-21 1980-10-10 Outokumpu Oy Saett och anordning foer bildande av en virvlande suspensionstraole av ett pulverartat material och reaktionsgas
DE3027587A1 (de) * 1980-07-21 1982-02-25 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Brenner fuer feste brennstoffe
FI63259C (fi) * 1980-12-30 1983-05-10 Outokumpu Oy Saett och anordning foer bildande av en riktad suspensionsstraole av ett pulverformigt aemne och reaktionsgas
FI63780C (fi) * 1981-11-27 1983-08-10 Outokumpu Oy Saett och anordning foer att bilda en riktad och reglerad suspensionsstraole av ett aemne i pulverform och reaktionsgas
US4928605A (en) * 1985-11-15 1990-05-29 Nippon Sanso Kabushiki Kaisha Oxygen heater, hot oxygen lance having an oxygen heater and pulverized solid fuel burner
DE3832843C1 (en) * 1988-09-28 1989-10-19 Vsesojuznyj Naucno-Issledovatel'skij Gorno-Metallurgiceskij Institut Cvetnych Metallov, Ust-Kamenogorsk, Su Device for supplying a charging-oxygen mixture to a smelting furnace
FI88517C (fi) * 1990-01-25 1993-05-25 Outokumpu Oy Saett och anordning foer inmatning av reaktionsaemnen i en smaeltugn

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