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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befeuern eines Drehrohrofens, mit einem Brenner, mittels dessen Brennstoff und primäres Oxidationsmittel in einen Brennraum des Drehrohrofens eingeleitet wird und in einer Flamme verbrennt, und mit einer Lanze zum Einleiten eines sekundären Oxidationsmittels in den Brennraum. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zum Befeuern eines Drehrohrofens.
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Drehrohröfen werden insbesondere zur Herstellung bzw. Verarbeitung von Zement, Kalk, Magnesit, Tonerde, Steine und Erden sowie Müll eingesetzt. Die Notwendigkeit, Emissionen von NOx und CO2 zu verringern sowie die Forderung nach Erhöhung der Produktivität führen dazu, dass bestehende Luftfeuerungsanlagen mehr und mehr auf die Anwendung von Sauerstoff um-, bzw. nachgerüstet werden sollen. Die Zuführung von Sauerstoff über primäre oder sekundäre Verbrennungsluftkanäle innerhalb des Brenners oder über den Austragsbereich des Aufgabeguts führt jedoch zu dem Problem, dass die Flammentemperatur steigt und damit die Produktion von NOx in einer untragbaren Weise verstärkt wird. Zugleich können die hohen Temperaturen zu einer Überhitzung des Feuerfestmaterials im Ofeninnenraum führen, die mit dem Sauerstoffeinsatz einhergehende Verkürzung der Flamme führt darüber hinaus zu einer in der Regel nachteiligen Veränderung der Sinterzone.
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Um die mit dem Sauerstoffeinsatz verbundenen Probleme zu überwinden wurde bereits vorgeschlagen, den Sauerstoff mittels Lanzen zur Unterschichtung und Stufung der Flamme in den Drehrohrofen einzutragen.
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Im Folgenden soll mit dem Begriff „primäres Oxidationsmittel” solches Oxidationsmittel bezeichnet werden, das durch Zuführungskanäle des Brenners und/oder über den Austragsbereich des Aufgabeguts in den Brennraum eingetragen wird, unabhängig davon, ob des sich dabei um primäre, sekundäre oder sonstige Zuleitungen handelt. Als „sekundäres Oxidationsmittel” soll Oxidationsmittel bezeichnet werden, das durch separate Oxidationsmittellanzen in den Brennraum eingetragen wird.
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Beispielsweise ist aus der
US 3 074 707 B bekannt, die Effizienz eines Zement-Drehrohrofens dadurch zu erhöhen, dass unterhalb der Ausmündung eines Brennstoff-Luft-Brenners und oberhalb des zu behandelnden Rohmaterials Sauerstoff als sekundäres Oxidationsmittel mittels einer Lanze eingedüst wird. Die Menge der über den Brennstoff-Luft-Brenner zugeführten Luft wird entsprechend der Menge an eingeblasenem Sauerstoff reduziert. Insgesamt führt die Anordnung zu einer asymmetrischen Flamme, deren Temperatur auf der dem zu behandelnden Material zugewandten Seite wesentlich höher ist als auf der vom Material abgewandten Seite. Dadurch erfolgt eine effiziente Hitzebeaufschlagung des zu behandelnden Materials.
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Aus der
US 5 005 823 A ist ebenfalls eine Anordnung bekannt, bei der Sauerstoff über eine unterhalb eines Brennstoff-Luftbrenners angeordnete Lanze in den Brennraum eines Drehrohrofens eingetragen wird. Ziel dieser Maßnahme ist, die Flammengeometrie auch bei Rückführung von Ofenstaub in den Verbrennungsprozess stabil zu halten.
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Zur Verminderung der NOx-Bildung kommen Verfahren zur gestuften Verbrennung zum Einsatz. Bei der gestuften Verbrennung werden Brennstoff und primäres Oxidationsmittel in einem unterstöchiometrischen Verhältnis in eine Verbrennungszone des Ofens eingeleitet und verbrannt. Aufgrund der für die Verbrennung verfügbaren überschüssigen Menge an Brennstoff reagieren nur wenige der Sauerstoffmoleküle des Oxidationsmittels mit Stickstoff unter Ausbildung von NOx. Über eine separate Zuleitung wird ein sekundäres Oxidationsmittel, meist reiner Sauerstoff, in die Verbrennungszone eingeleitet, um die Verbrennung in einer zweiten Stufe zu vervollständigen, wobei zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffs immer noch ein gewisser Oxidationsmittelüberschuss erforderlich ist. Da das sekundäre Oxidationsmittel dabei mit Ofengasen verdünnt wird, bevor es sich mit unverbranntem Brennstoff durchmischt, vollzieht sich die Verbrennung in der zweiten Stufe nicht mit sehr hohen Temperaturen, wodurch die Menge an neugebildeten NOx-Molekülen begrenzt wird.
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Bei einem in der
EP 0 748 982 B1 beschrieben Verfahren zur gestuften Verbrennung in einem Industrieofen wird Sauerstoff parallel zur Flamme eines Brennstoff-Luft-Brenners mit einer Geschwindigkeit von bis zu 91,4 m/s in den Brennraum des Ofens eingetragen. Dadurch bilden sich innerhalb des Ofens Gaslagen mit unterschiedlichem Sauerstoffgehalt.
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Die
EP 0 987 508 B1 beschreibt ein Feuerungssystem für ein Kalzinationsverfahren mit Gegenstrom eines mineralischen Gutes, bei dem in die Trommel eines Drehrohrofens in einem Hauptbrenner Brennstoff und primärer Sauerstoff eingetragen wird. Über einen Nebenbrenner wird sekundärer Brennstoff mit sekundärem Sauerstoff über ein Düsensystem in Richtung des am Tommelboden geführten Gutes eingeblasen und verbrannt. Dies führt ergänzend zur Erhitzung des Gutes durch die Hauptbrennerflamme zur Ausbildung einer Hochtemperaturheizzone unmittelbar über dem Gut. Mit dieser Vorgehensweise soll beispielsweise der Verklinkerungsprozess bei der Zementherstellung effizient unterstützt werden.
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Nachteilig bei den beschriebenen Verfahren nach dem Stande der Technik ist, dass der Sauerstoffeinsatz zu einer verkürzten Flamme im Vergleich zur Flamme einer Brennstoff-Luft-Verbrennung führt. Dadurch entsteht eine ungleichmäßige Temperaturverteilung im Innern des Ofens.
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Die
DE 10 2006 048 435 A1 betrifft einen Glasschmelzofen, bei dem Brennstoff über einen zentralen Brenner und Sauerstoff mit Überschall über eine vom Brenner beabstandete Lanze eingetragen wird. Durch eine Variation der zugeführten Sauerstoffmenge über eine Änderung des Sauerstoffanteils des zugeführten Oxidationsmittels und der Geschwindigkeit, mit der das Gas in den Ofen eingebracht wird, sowie durch eine Änderung der Ausrichtung der Auslassöffnung der Lanze kann die Flammenlänge auf einen maximalen Wert eingestellt werden, wodurch die Bildung von Stickoxiden reduziert werden kann.
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In den Druckschriften
DE 1 483 052 A1 und
DE 41 42 401 C2 werden gleichfalls Brenneranlagen für Drehrohröfen beschrieben, bei denen neben einem Primärbrenner eine zusätzliche Sauerstofflanze zum Einsatz kommt, die auf der dem Brenngut abgewandten Seite des Ofenkopfes angeordnet ist. Der Sauerstoff wird dabei mit Unterschallgeschwindigkeit in den Ofenraum eingetragen. Durch die Anordnung der Sauerstofflanze wird erreicht, dass sich der zugeführte Sauerstoff und die vom Brenner ausgehenden Brenngase erst in einem deutlichen Abstand vor dem Brennermund durchmischen. Problematisch bei diesen Gegenständen ist, dass es bei Einsatz von niederkalorischen Brennstoffen mit inhomogenen Brennwerten zu schwankenden Temperaturverteilungen im Brennraum kommen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit, ein Verfahren sowie eine Anordnung zum Befeuern eines Drehrohrofens zu entwickeln, das unter Einsatz von Sauerstoff arbeitet und eine gleichmäßigere Temperaturverteilung im Brennraum gewährleistet.
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Gelöst ist diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art und Zweckbestimmung dadurch, dass der Brennstoff niederkalorische Ersatzbrennstoffe enthält und das sekundäre Oxidationsmittel als auf die Flamme gerichteter Gasstrahl mit Schall- oder Überschallgeschwindigkeit in den Brennraum in Form von Gaspulsen eingeleitet wird, wobei die Menge des in den Brennraum eingeleiteten sekundären Oxidationsmittels durch Variation der Dauer der Gaspulse reguliert wird.
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Erfindungsgemäß wird das sekundäre Oxidationsmittel mittels Lanzen direkt in die Flamme eingetragen; die Erfindung folgt damit dem Prinzip der gestuften Verbrennung. Die Menge des über sonstige Kanäle zugeführten primären Oxidationsmittels wird der Menge des zugeführten sekundären Oxidationsmittels entsprechend reduziert. Durch die Erfindung kann der zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffs bislang erforderliche Überschuss an Oxidationsmittel deutlich gesenkt werden, sodass Brennstoff einerseits und primäres und sekundäres Oxidationsmittel andererseits in stöchiometrischem Verhältnis zueinander oder mit nur noch einem geringen Oxidationsmittelüberschuss zugeführt werden können. Die sehr hohe Geschwindigkeit beim Eintrag des sekundären Oxidationsmittels führt dazu, dass das sekundäre Oxidationsmittel tief in die Flamme eindringt. Im Unterschied zu Verfahren nach dem Stande der Technik, bei denen der Einsatz von Sauerstoff oder einem sauerstoffreichen Oxidationsmittel zu einer Verkürzung der Flamme führt, bleibt die Flammenlänge gleich oder wird sogar noch vergrößert. Selbst bei einem hohen Sauerstoffanteil im sekundären Oxidationsmittel wird die Flamme nicht verkürzt. Dadurch ist die Temperaturverteilung im Brennraum entlang der Längsachse des Ofens sehr viel gleichmäßiger als bei den bekannten Verfahren.
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Bevorzugt wird das sekundäre Oxidationsmittel in Form von Gaspulsen in den Brennraum eingeleitet. Durch die pulsweise Zuführung des sekundären Oxidationsmittels wird die Eindringtiefe des sekundären Oxidationsmittels in die Flamme weiter erhöht.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Menge des in den Brennraum eingeleiteten sekundären Oxidationsmittels durch Variation der Dauer der Gaspulse reguliert wird. Dies ist insbesondere beim Überschalleintrag des sekundären Oxidationsmittels mit Lavaldüsen von Vorteil, da diese Düsen nur in einem bestimmten Durchfluss- und Druckbereich optimal arbeiten können.
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Um insbesondere beim Einsatz von Lavaldüsen einen kontinuierlichen Mengenstrom an zugeführtem sekundärem Oxidationsmittel zu erreichen, ist es vorteilhaft, dass wenigstens zwei Lanzen für sekundäres Oxidationsmittel vorgesehen sind und die Einleitung des sekundären Oxidationsmittels durch zeitlich aufeinander abgestimmte Gaspulse aus den jeweiligen Lanzen erfolgt.
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Eine abermals vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Brennstoff niederkalorische Ersatzbrennstoffe, wie beispielsweise Klärschlamm, Schredderabfälle, Schredderleichtfraktion, Lösemittelreste oder biogene, nachwachsende” Rohstoffe, wie beispielsweise Holz, enthält. Zunehmende Energiepreise führen zu der Forderung, mit derartigen Ersatzbrennstoffen teure fossile Brennstoffe wie Erdgas, Erdöl oder Kohle ganz oder teilweise zu substituieren. Sie haben jedoch den Nachteil eines in der Regel geringeren Brennwerts bei einem höheren unbrennbaren Ballastanteil und einer oft schwankenden Energiedichte selbst innerhalb einer Charge. Durch die gleichmäßigere Temperaturverteilung im Ofen und die flexible Handhabung bei Zusammensetzung und Zuführung der Oxidationsmittel können die mit diesen Nachteilen des Brennstoffs verbundenen Probleme zumindest teilweise entschärft werden.
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Bevorzugt wird der Sauerstoffeintrag in Abhängigkeit vom Energieinhalt des eingesetzten Brennstoffs laufend oder nach einem vorgegebenen Programm geregelt. Die Regulierung der Sauerstoffmenge erfolgt dabei beispielsweise über die Zusammensetzung des sekundären Oxidationsmittels, die Dauer von Gaspulsen und/oder die Zu- und Abschaltung einzelner Lanzen. Ebenso vorteilhaft ist es, die Geschwindigkeit zu regeln, mit der der Gasstrahl des sekundären Oxidationsmittels in den Brennraum eingetragen wird. Eine derartige Vorgehensweise empfiehlt sich insbesondere beim Einsatz von Ersatzbrennstoffen mit inhomogener Energiedichte.
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Der Sauerstoffanteil des sekundären Oxidationsmittels beträgt bevorzugt über 50 Vol.-%, besonders bevorzugt über 95 Vol.-%. Die Sauerstoffgehalte von primärem und sekundärem Oxidationsmittel können dabei unterschiedlich sein, wobei der Sauerstoffgehalt des sekundären Oxidationsmittels höher sein sollte als der Sauerstoffgehalt des ersten Oxidationsmittels. Sauerstoff in einer Reinheit von 95% kann relativ preisgünstig z. B. in Druckwechsel-Adsorptionsanlagen hergestellt werden.
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Zweckmäßigerweise wird das sekundäre Oxidationsmittel vor dem Eintrag in den Brennraum vorgewärmt, um die energetischen Verhältnisse im Brennraum zu optimieren.
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Eine bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Herstellung von Zementklinker. Jedoch sind andere Verwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens in jedweden Bereichen, in denen Drehrohröfen zum Einsatz kommen, im Rahmen der Erfindung nicht ausgeschlossen.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung zum Befeuern eines Drehrohrofens mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit einem, in einen Brennraum einmündenden Brenner ausgerüstet, der eine Zuführung für Brennstoff und wenigstens eine Zuführung für primäres Oxidationsmittel umfasst. Zusätzlich zum Brenner münden wenigstens zwei Lanzen zum Zuführen von sekundärem Oxidationsmittel in den Brennraum ein, wobei diese Lanzen Zuleitungen für sekundäres Oxidationsmittel aufweisen, die mit ansteuerbaren Armaturen zum Ermöglichen eines pulsweisen Gaseintrags in den Brennraum des Drehrohrofens ausgerüstet sind. Der Eintrag des sekundären Oxidationsmittels erfolgt also mittels wenigstens zweier Lanzen, die das sekundäre Oxidationsmittel in aufeinander abgestimmten Pulsen in den Brennraum des Drehrohrofens eintragen.
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Bevorzugt ist wenigstens eine Lanze mit einer Lavaldüse zur Überschallinjektion des sekundären Oxidationsmittels ausgerüstet. Da die Lavaldüse nur in einem engen Durchfluss- und Geschwindigkeitsbereich optimal funktioniert, ist durch den pulsweisen Eintrag ein sehr effizientes Instrument geschaffen, um die Menge des insgesamt eingetragenen sekundären Oxidationsmittels in einem weiten Bereich regeln zu können. Besonders vorteilhaft ist dies beim Einsatz von niederkalorischen und inhomogenen Ersatzbrennstoffen.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass zumindest ein Teil der Lanzen in Richtung auf die Lage des Aufgabeguts beim Einsatz des Drehrohrofens beabstandet vom Brenner in den Brennraum einmünden, wobei ihre Achsen jeweils die Achse des Brenners im Brennraum vor der Brennermündung im spitzen Winkel schneidet. Diese Anordnung der Lanzen ermöglicht es, dass während des Einsatzes des Drehrohrofens, bei dem sich das Aufgabegut aufgrund der Drehbewegung des Ofens seitlich verschiebt, der größte Teil des Aufgabeguts mit hoher thermischer Energie beaufschlagt werden.
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Anhand der Zeichnungen soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden.
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In schematischen Anzeigen zeigt:
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1: Einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Drehrohrofens im Längsschnitt und
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2: eine Brenner- und Lanzenanordnung des Ofens aus 1 in einer Draufsicht.
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1 zeigt den hinteren Abschnitt eines Drehrohrofens 1, wie er insbesondere zum Brennen von Zementklinker eingesetzt wird. In an sich bekannter und daher hier nicht gezeigter Weise ist der Drehrohrofen auf der von einem Brenner 2 abgewandten Seite mit einem Kalzinator und einer sich daran anschließenden Vorwärmstufe verbunden. Das zu behandelnde Rohmaterial (Ofenmehl) wird in der Vorwärmstufe schrittweise auf 550°C–600°C aufgeheizt, anschließend zwecks Entsäuerung dem Kalzinator zugeführt und gelangt schließlich über einen hier gleichfalls nicht gezeigten Ofeneinlauf in den Brennraum 3 des Drehrohrofens 1. Aufgrund der Drehbewegung des Drehrohrofens 1 und einer geringen Neigung zum Brenner 2 hin erfolgt im Drehrohrofen 1 ein langsamer Transport des Aufgabeguts 4 durch eine Sinterzone 5, in der die Ausbildung der für die hydraulischen Eigenschaften des Zements entscheidenden Klinkerphasen bei einer Temperatur von ca. 1450°C erfolgt. Die Aufrechterhaltung dieser Temperatur erfolgt mit Hilfe des Brenners 2.
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Beim Brenner 2 handelt es sich beispielsweise um einen Brennstoff-Luft-Brenner mit einer auf der Achse des Drehrohrofens angeordneten Brennstoffzuführung 6 und einer koaxial um diese angeordneten Zuführung 7 für primäres Oxidationsmittel, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um Luft oder um mit Sauerstoff angereicherte Luft mit einem Sauerstoffanteil von bis zu 23,5 Vol.-% handelt. Die Zuführung 7 ist als ringförmige Düse oder in Form mehrerer, in gleichmäßigen Winkelabständen voneinander beabstandeter und koaxial um die Brennstoffzuführung 6 angeordneter Einzeldüsen ausgestaltet. Es können auch beispielsweise mehrere radial voneinander beabstandete Zuführungen für primäres Oxidationsmittel vorgesehen sein. Das primäre Oxidationsmittel für die Zuführung 7 wird über eine Oxidationsmittelzuleitung 8 eingeleitet. Weiteres primäres Oxidationsmittel kann beispielsweise über den Austragsabschnitt 9 des Drehrohrofens 1 in den Brennraum 3 eingeleitet werden.
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Beim durch die Brennstoffzuführung 6 in den Brennraum 3 eingeleiteten Brennstoff handelt es sich beispielsweise um Erdgas, Öl oder Kohlestaub, oder auch um einen Ersatzbrennstoff wie Klärschlamm, Schredderabfälle, Lösemittelreste oder um biogenen, „nachwachsenden” Brennstoff, wie etwa Holz. Als Brennstoff kann auch ein Gemisch aus den vorgenannten Substanzen eingesetzt werden. Der Brennstoff wird der Brennstoffzuführung 6 über eine für den jeweiligen Stoff oder das Stoffgemisch geeignete Brennstoffzuleitung zugeführt. Brennstoff und primäres Oxidationsmittel verbrennen im Brennraum 3 unter Ausbildung einer Flamme 10. Da, wie im Folgenden beschrieben, ein sekundäres Oxidationsmittel zum Einsatz kommt, werden Brennstoff und primäres Oxidationsmittel im unterstöchiometrischen Verhältnis eingetragen; aufgrund des Brennstoffüberschusses wird dadurch die Bildung von Stickoxiden unterdrückt.
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In den Brennraum 3 wird das sekundäre Oxidationsmittel in Form eines sauerstoffangereicherten Gases (mit 21 bis 99 Vol.-% Sauerstoffanteil) oder reinem Sauerstoff (mit mindestens 99 Vol.-% Sauerstoffanteil) in einer Menge zugeführt, die, zusammen mit dem primären Oxidationsmittel, eine vollständige Verbrennung des zugeführten Brennstoffs erlaubt. Zur Optimierung der energetischen Verhältnisse im Brennraum 3 kann das sekundäre Oxidationsmittel – wie auch das primäre Oxidationsmittel und/oder der Brennstoff – vor seiner Zuführung in den Brennraum 3 vorgewärmt werden. Die Zuführung des sekundären Oxidationsmittels erfolgt über mehrere Lanzen 11a, 11b, 11c, 11d. Die Lanzen 11a, 11b, 11c, 11d, im Ausführungsbeispiel vier Stück, sind auf einem vom Brenner 2 beabstandeten Kreissegment angeordnet. Die Lanzen 11b, 11c, 11d sind in Richtung auf das – sich bei Drehung des Drehrohrofens 1 in Drehrichtung verschiebende – Aufgabegut 4 angeordnet, somit trägt das durch sie eingetragene sekundäre Oxidationsmittel direkt zur Befeuerung des Aufgabeguts bei. Das durch die – in Drehrichtung gesehen – vor dem Aufgabegut 4 angeordnete Lanze 11a zugeführte Oxidationsmittel bewirkt eine Aufheizung desjenigen Teils der Ofenwand, der sich aufgrund der Drehung des Drehrohrofens anschließend unter das Aufgabegut 4 schiebt. Die relative Anordnung der Lanzen 11a, 11b, 11c, 11d zueinander sowie ihr genauer Abstand von der Brennerachse richtet sich nach den jeweiligen Verhältnissen und Anforderungen, wie z. B. der gewünschten Temperatur in der Sinterzone 5.
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Die Lanzen 11a, 11b, 11c, 11d sind jeweils mit einer Lavaldüse versehen, um einen Eintrag des sekundären Oxidationsmittels mit Überschall zu ermöglichen. Die Lanzen 11a, 11b, 11c, 11d sind – von der Achse des Drehrohrofens 1 gesehen – derart winklig zum Brenner 2 angeordnet, dass die aus den Lanzen 11a, 11b, 11c, 11d austretende Gasstrahlen jeweils in einem spitzen Winkel auf die Flamme 10 treffen und in diese eindringen. Auf diese Weise entsteht im unteren Teil der Flamme 10 ein sauerstoffreicher Bereich mit einer erhöhten Temperatur. Durch den hohen Impuls des mit Schall- oder Überschallgeschwindigkeit eingetragenen sekundären Oxidationsmittels wird die Flamme 10 verlängert und der Brennraum 3 gleichmäßig erhitzt. Dabei ist – bei konstantem Austrittquerschnitt – der Mengenstrom sowie die Eindringtiefe in die Flamme 10 umso höher, je größer die Austrittsgeschwindigkeit des Gasstrahls an der jeweiligen Lanze 11a, 11b, 11c, 11d ist.
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Die Zufuhr von sekundärem Oxidationsmittel und seine Austrittsgeschwindigkeit an den Lanzen 11a, 11b, 11c, 11d werden über Sperr- und Regelarmaturen 12 gesteuert, die jeweils in den Oxidationsmittelzuleitung 13 einer Lanze 11a, 11b, 11c, 11d angeordnet sind. Mittels einer Steuereinheit 15, die mit den Sperr- und Regelarmaturen 12 in Datenverbindung steht, kann die Zufuhr an sekundärem Oxidationsmittel hinsichtlich der Gesamtmenge an eingetragenem Gas und der Geschwindigkeit des jeweils an einer Lanze 11a, 11b, 11c, 11d austretenden Gasstrahls geregelt werden. Um den Überschuss an Oxidationsmittel gegenüber dem Brennstoff zu begrenzen und zumindest annähernd stöchiometrische Verhältnisse herzustellen, kann auch die Zufuhr von primärem Oxidationsmittel über eine entsprechende Regelarmatur 14 in der Zuleitung 8 geregelt werden. Die Regelung erfolgt jeweils nach einem vorgegebenen Programm oder nach gemessenen Parameter, wie beispielsweise der Zusammensetzung des Brennstoffs, oder der der Temperatur der Flamme 10 oder der Atmosphäre im Brennraum 3, wobei die Messung der Parameter im Brennraum durch geeignete Sensoren 16 erfolgt. Die Steuereinheit 12 erlaubt die Regelung jeder einzelnen Lanze 11a, 11b, 11c, 11d sowohl hinsichtlich der durch sie geführten Gasmenge als auch hinsichtlich der Geschwindigkeit des durch sie geführten Gasstroms. Zur Regelung der Gasmenge wird das Gas insbesondere pulsweise durch die Lanzen 11a, 11b, 11c, 11d geführt; die Dauer der Pulse richtet sich dabei nach der insgesamt erforderlichen Gasmenge und der Eintragungsgeschwindigkeit. Um einen insgesamt gleichmäßigen Eintrag von sekundärem Oxidationsmittel in den Brennraum 3 zu gewährleisten, werden Dauer und zeitliche Abfolge der Gaspulse aus den einzelnen Lanzen 11a, 11b, 11c, 11d koordiniert gesteuert. Die Variation der Eintragsgeschwindigkeit des sekundären Oxidationsmittels ermöglicht insbesondere eine Änderung der Flammenlänge und damit die Anpassung der thermischen Beaufschlagung an Art und Verteilung des Aufgabeguts 4 im Drehrohrofen 1.
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Die beschriebene Brenner- und Lanzenanordnung kann auch in bestehenden Anlagen problemlos nachgerüstet werden. Dadurch können auch in für fossile Brennstoffe ausgelegte Anlagen mit Anteilen bis zu 85% und mehr mit Ersatzbrennstoffen betreiben werden, ohne dass die aus deren Verbrennung resultierende Abgasbelastung mit NOx gesetzlich zugelassene Werte übersteigt. Durch den erhöhten Sauerstoffgehalt im sekundären Oxidationsmittel kann die spezifische Energiedichte in der Sinterzone 5 auch bei niederenergetischen Ersatzbrennstoffen auf dem gleichen Niveau wie das von fossilen Brennstoffen gehalten werden.
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Die erfindungsgemäße Anordnung der Brenner und Lanzen ist im Übrigen nicht auf Drehrohröfen zum Brennen von Zementklinker beschränkt, sondern kann in jeder Art Drehrohrofen zum Einsatz kommen, beispielsweise bei Ofen für das Brennen von Kalk, beim Schmelzen keramische Gläser, Fritten oder von Metallen, bei der Pigmentherstellung oder Aktivkohleaktivierung oder anderen Gebieten zum Einsatz kommen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehrohrofen
- 2
- Brenner
- 3
- Brennraum
- 4
- Aufgabegut
- 5
- Sinterzone
- 6
- Brennstoffzuführung
- 7
- Zuführung für primäres Oxidationsmittel
- 8
- Oxidationsmittelzuleitung
- 9
- Austragsabschnitt
- 10
- Flamme
- 11a–11d
- Lanze für sekundäres Oxidationsmittel
- 12
- Sperr- und Regelarmatur
- 13
- Oxidationsmittelzuleitung
- 14
- Regelarmatur
- 15
- Steuereinheit
- 16
- Sensor