BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft einen Brenner für einen Drehrohrofen, mit ei- nem ringförmig angeordneten Kanal zum pneumatischen Transport von feinkörnigem Festbrennstoff durch eine Düsenmündung und mit einem konzentrisch dazu angeordneten Brennluftkanal, an dessen Ausmündung ein Drallerzeuger angeordnet ist, der um den Umfang verteilte Leitschaufeln aufweist.

Bei einer Zementklinkerproduktionslinie wird calciniertes Zementroh- mehl in der Sinterzone eines Drehrohrofens zu Zementklinker ge- brannt. Zur Beheizung des Drehrohrofens ist in das Ofenauslaufende durch das stationäre Ofenauslaufgehäuse hindurch eine lange Bren- nerlanze eingeführt, an deren Ausmündung die in die Lanze einge- führten Brennstoffe unter Bildung einer Brennerflamme verbrennen.

Dabei werden statt flüssigen und gasförmigen Brennstoffen immer häufiger Festbrennstoffe insbesondere Kohlenstaub, aber auch pneumatisch transportierbare Abfallbrennstoffe als Sekundärbrenn- stoffe eingesetzt.

Bei der Klinkermineralbildung im Drehrohrofen kommt es auf die rich- tige Temperatur und Länge der Brennerflamme an. Die Entwicklung geht dahin, infolge der hochgradigen Calcination des Zementroh- mehls außerhalb des Drehrohrofens den Drehrohrofen selbst mög- lichst kurz zu bauen, so dass in Reaktion hierauf die Brennerflamme in der Regel möglichst kurz und heiß sein soll. Dies gilt für alle mögli- chen im Drehofenbrenner einsetzbaren Brennstoffe.

Bekannte Drehofenbrenner sind meist als sogenannte Dreikanalbren- ner ausgebildet (Publikation"KHD Symposium'90"Band 2 Seite 98 mit dem Aufsatz"Betriebserfahrungen mit dem KHD PYRO-JET- Brenner"), mit wenigstens drei zueinander konzentrischen Kanälen, das heißt durch den mittleren Brennerkanal strömt als Brennstoff der pneumatisch transportierte Kohlenstaub, der durch eine Ringspaltdü- se austritt, wobei der ausströmende Kohlenstaub von radial innerer als auch von radial äußerer Primärluft als Brennluft umgeben ist. Die radial äußere Luft, auch Jetluft genannt, wird mittels einer Vielzahl im ringförmigen Jetluftkanal angeordneter einzelner Düsen in viele ein- zelne Hochgeschwindigkeits-Primärluftstrahlen unterteilt, die in ihrer Umgebung ein Unterdruckgebiet erzeugen, das heißt die vielen Hoch- geschwindigkeits-Primärluftstrahlen dienen als Treibstrahlen nach dem Injektorprinzip, durch welches die große Masse der den Drehofenbrenner umgebenden, praktisch ruhenden heißen Sekundär- luft von z. B. etwa 1000° C nach innen in Richtung zum Kern der Brennerflamme eingesaugt wird, wo eine intensive Durchmischung der heißen Sekundärluft mit dem durch die Ringspaltdüse austreten- den Kohlenstaub stattfindet, der schnell und vollständig unter Ausbil- dung einer kurzen heißen Flamme verbrennen soll. Wichtig dabei ist allerdings auch die Mitwirkung der radial innerhalb der Kohlenstaub- düse aus der Brennermündung austretenden Brennluftströmung.

Der radial innerhalb des Kohlenstaubkanals liegende Primärluftkanal des bekannten Drehofenbrenners weist an seiner Ausmündung einen Drallerzeuger auf, so dass die dort austretende Primärluft eine Rota- tionskomponente erhält und auch Draliluft, Swirl-Luft oder auch Radi- alluft genannt wird. Dazu weist der Drallerzeuger spiralförmig ange- ordnete Luftausströmungskanäle auf, oder an der Ausmündung des Drallluftkanals des Drehofenbrenners sind um den Umfang verteilte flügelartige Leitschaufeln angeordnet, wie diese z. B. aus der EP-B-

0 421 903 bekannt sind. Alle diese bekannten Drallerzeuger sind nicht einstellbar, schon gar nicht während des Betriebes des Dreh- rohrofens, so dass auf unterschiedliche eingesetzte Brennstoffe so- wie auf sich ändernde Flammenformen nicht durch Änderung der In- tensität und/oder insbesondere des Ausströmwinkels der Drallluft re- agiert werden kann.

Aus dem Sonderdruck aus ZKG INTERNATIONAL 1993 Heft 12 Seite 779 bis 783 ist ein Drehofenbrenner bekannt, in dessen Draliluftkanal um den Umfang verteilte flexible metallische Luftschläuche mit Luft- düsen angeordnet sind, deren Luftausströmrichtung von axial bis ra- dial eingestellt werden kann, indem die flexiblen Luftschläuche mit ihren Luftausströmdüsen auch schräg zur Brennerachse zur Erhö- hung der Drallkomponente der Radialluft eingestellt werden können.

Diese bekannte Dralleinstellvorrichtung eines Drehofenbrenners ist vergleichsweise aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehofenbrenner insbesondere für feinkörnigen Festbrennstoff zu schaffen mit einem Draliluftkanal mit Drallerzeuger, der zwecks Änderung des Ausström- winkels der Drallluft und Änderung der Flammenform auch in Reakti- on auf unterschiedliche Brennstoffarten einfach und doch wirkungs- voll sogar während des Drehofenbetriebes steuerbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Drehofenbrenner mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal- tungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Beim erfindungsgemäßen Drehofenbrenner sind die Leitschaufeln des Drallerzeugers schräg zur Drallluftkanalachse angestellt, und die Leitschaufeln sind jeweils an einer radialen Leitschaufelbegrenzungs- seite in einem Ringabschnitt des Drallluftkanals drehbar bzw.

verschwenkbar gelagert. An ihrer jeweils gegenüberliegenden radia- len Leitschaufelbegrenzungsseite weisen die Leitschaufeln jeweils einen vorspringenden Führungszapfen z. B. Kugelzapfen auf, wobei die Führungszapfen in jeweils eine Führungsnut eines im Drallluftka- nal angeordneten ringförmigen Steuerkörpers eingreifen. Durch axia- les Verschieben und/oder Verdrehen des Steuerkörpers mit seinen über den Umfang verteilten Führungsnuten sind die Leitschaufeln verschenkbar und der Ausströmwinkel der über den Drallerzeuger beeinflussten Draliluft sowie die Flammenform des erfindungsgemä- ßen Drehofenbrenners während des Brennerbetriebes variierbar. Un- terschiedliche Arten, Feinheiten und Kornverteilungen der zum Brennerbetrieb eingesetzten Brennstoffe wie z. B. Kohlenstaub, Kunststoffgranulat, gemahlene Sekundärbrennstoffe usw. haben un- terschiedliche Flammenformen sowie auch Flammentemperaturen zur Folge, so dass in Reaktion auf die sich ändernden Brennstoffeigen- schaften bei Einsatz des erfindungsgemäßen Drehofenbrenners im- mer die jeweils gewünschte Brennerflamme eingestellt werden kann.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung sind die um den Um- fang des Drallerzeugers verteilten Leitschaufeln als einarmige Hebel ausgebildet, indem die Führungszapfen der Leitschaufeln jeweils mit Abstand von der Dreh-bzw. Schwenkachse der Leitschaufeln ange- ordnet sind. Entweder befinden sich die Dreh-bzw. Schwenkachsen der Leitschaufeln an ihrer radial außen gelegenen Seite und sie sind im radial außen liegenden Begrenzungsrohr des Drallluftkanals schwenkbar gelagert und die Führungszapfen sowie der mit Nuten versehene Steuerkörper liegen an der radial inneren Begrenzungs- rohrseite des Drallluftkanals, oder umgekehrt. Jedenfalls wird bei ei- ner Änderung der Position des Steuerkörpers mit seinen um den Um- fang verteilten Führungsnuten auf die darin eingreifenden Führungs- zapfen wie bei einem Kurbeltrieb eine Stellkraft ausgeübt, welche das Verschwenken der Leitschaufeln und damit die Änderung des Aus-

strömwinkels der Drallluft des erfindungsgemäßen Drehofenbrenners zur Folge hat.

Zur Herbeiführung der Verschwenkung der Leitschaufeln am Draller- zeuger des erfindungsgemäßen Drehofenbrenners können die um den Umfang des Steuerkörpers verteilten Führungsnuten etwa schraubenlinienförmig geformt sein. Dann wird der Steuerkörper axial verschoben, und auf diese Weise werden die Leitschaufeln ver- schwenkt. Oder die um den Umfang des Steuerkörpers verteilten Führungsnuten sind etwa axial geradlinig verformt. Dann wird der Steuerkörper verdreht, und auf diese Weise werden die Leitschaufeln des Drallerzeugers verschwenkt. Es ist auch möglich, die um den Umfang des Steuerkörpers verteilten Führungsnuten über den Um- fang gesehen in Lage und Geometrie unterschiedlich zu formen, z. B. bei der schraubenlinienförmigen Lage mit untereinander unterschied- lichen Winkeln zur Brennerlängsachse. Auf diese Weise kann bei ei- ner Betätigung des Steuerkörpers auch eine unterschiedliche bzw. unsymmetrische Winkelanstellung der Leitschaufeln bewirkt werden, beispielsweise an der Oberseite der Brennermündung ein anderer Ausströmwinkel der Drallluft eingestellt werden als an der Brennerun- terseite, um auf diese Weise für besondere Durchmischungseffekte des in der Regel über eine kegelförmige Ringspaltdüse austretenden Festbrennstoffes wie z. B. Kohlenstaub zu sorgen.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden an- hand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbei- spiele näher erläutert.

Es zeigt : Fig. 1 : den erfindungsgemäßen Drehofenbrenner als komplette Brennerlanze in Seitenansicht,

Fig. 2 : vergrößert herausgezeichnet die perspektivische Ansicht auf die Brennermündung, Fig. 3 : vergrößert herausgezeichnet aus Fig. 2 die perspektivi- sche Ansicht einer der an der Brennermündung im Drall- luftkanal verschwenkbar angeordneten Leitschaufeln, Fig. 4 : den aus Fig. 2 vergrößert herausgezeichneten axial ver- schiebbaren Steuerkörper in perspektivischer Ansicht, und Fig. 5 : als Variante zu Fig. 4 perspektivisch herausgezeichnet einen um seine Achse verdrehbaren Steuerkörper zum Einstellen und Verstellen der Leitschaufeln im Drallluftka- nal.

Fig. 1 zeigt die komplette Brennerlanze 7 mit Einführung von Koh- lenstaub 8, der nach Austritt aus der Brennermündung 9 unter Aus- bildung einer Flamme im Drehrohrofen verbrennt.

Erläutert zunächst an der Fig. 2 ist der erfindungsgemäße Drehofen- brenner ein Dreikanalbrenner mit einem ringförmig angeordneten Ka- nal 10 zum pneumatischen Transport von feinkörnigem Festbrenn- stoff wie z. B. Kohlenstaub, der durch eine Ringspaltdüsenmündung mit geringem nach außen divergierenden Winkel ausströmt. Der Koh- lenstaubkanal 10 ist konzentrisch sowohl von einem radial außen an- geordneten Brennluftkanal als auch von einem radial innen gelegenen Brennluftkanal umgeben, wobei diese Brennluftströme die Primärluft für den Brenner bilden. Die radial äußere Primärluft, auch Jetiuft ge- nannt, tritt mit hoher Geschwindigkeit in Form von Düsenstrahlen aus einzelnen um den Umfang der Brennermündung verteilt angeordneten

Brennerdüsen 11 aus. Die Jetluftstrahlen sind in der Lage, möglichst viel der den Drehofenbrenner im Drehrohrofen umgebenden heißen Sekundärluft von z. B. 1000° C in den Kern der Brennerflamme zwecks schneller und vollständiger Kohlenstaubverbrennung einzu- saugen.

Der konzentrisch innerhalb des Kohlenstaubkanals 10 angeordnete weitere Primärluftkanal ist an seiner Ausmündung mit einem Draller- zeuger mit um den Umfang verteilten schräg zur Luftanströmung richtbaren Leitschaufeln 12,13 etc. ausgestattet, so dass dieser radi- al innen gelegene Primärluftkanal auch Drallluftkanal 14 genannt wird. Im Zentrum der Brennermündung kann noch wenigstens ein Zündbrenner angeordnet sein.

Erfindungsgemäß sind die Leitschaufeln 12,13 etc. im Drallluftkanal 14 sogar während des Betriebes des Drehrohrofens verstellbar, in- dem die Leitschaufeln im Ausführungsbeispiel der Figuren 2 und 3 an ihren radial äußeren Seiten als Schwenkachse jeweils einen vor- springenden zylindrischen Gelenkzapfen 15 aufweisen, wobei die Ge- lenkzapfen in um den Umfang verteilten Bohrungen eines Halterings 16 gelagert sind, der mittels Befestigungselementen wie z. B.

Schraubenbolzen 17 von der Brennermündung her an die Stirnseite des den Drallluftkanal 14 außen begrenzenden Rohres montierbar ist.

Wie aus Fig. 3 weiter hervorgeht, weisen die Leitschaufeln 12,13 etc. an ihrer dem Gelenkzapfen 15 gegenüberliegenden Seite jeweils ei- nen vorspringenden Führungszapfen 18, z. B. Kugelzapfen auf, wobei die Führungszapfen 18 jeweils in eine Führungsnut 19,20 etc. ein- greifen, die um den Außenumfang eines ringförmigen Steuerkörpers 21 verteilt angeordnet sind. Dieser Steuerkörper 21 ist in Fig. 4 her- ausgezeichnet.

Wie aus Fig. 3 noch deutlich hervorgeht, sind alle Leitschaufeln 12, 13 etc. des Drallerzeugers als einarmige Hebel ausgebildet, indem die Führungszapfen 18 mit Abstand von der Drehachse der Gelenk- zapfen 15 der Leitschaufeln angeordnet sind. Wenn dann die um den Umfang des Steuerkörpers 21 verteilten Führungsnuten 19,20 etc., wie in Figuren 2 und 4 zu sehen, schraubenlinienförmig geformt sind und der Steuerkörper axial verschoben wird, so wird damit der An- stellwinkel aller Leitschaufeln 12,13 etc. verändert, z. B. in einem Be- reich von + 40° über 0° bis-40°. Auf diese Weise wird über den Aus- strömwinkel der über den Drallerzeuger beeinflussten Draliluft die Flammenform des Drehofenbrenners während des Brennerbetriebes eingestellt und je nach Situation z. B. auf sich ändernde Zusammen- setzungen des Festbrennstoffes reagiert.

Die axiale Verschiebung des Steuerkörpers 21 kann, wie in Fig. 1 ge- zeigt, durch axiale Verschiebung des den Steuerkörper 21 tragenden Zentralrohres 22 erfolgen, das mit Hilfe eines Verschiebegestänges 23 mittels eines Spindelhubelements 24 feinfühlig axial verstellbar ist.

Dabei wird die Abdichtung des Draliluftkanals 14 mittels eines Kom- pensators 25 zwischen dem axial verschiebbaren Zentralrohr 22 und dem feststehenden Rohranschluss sichergestellt. Der an den Leit- schaufeln 12,13 jeweils eingestellte Schwenkwinkel lässt sich durch Skalen am Verstelltrieb oder durch elektrische Signalrückmeldung erkennen.

Sind nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 die um den Umfang des Steuerkörpers 21 a verteilten Führungsnuten 19a, 20a etwa axial geradlinig geformt, wird der Steuerkörper 21 a nicht axial verschoben, sondern um seine Längsachse verdreht, z. B. dadurch, dass in das Ritzel 26 des Steuerkörpers 21 a ein nicht dargestellter außerhalb des Drehrohrofens befindlicher Drehantrieb eingreift, um auf diese Weise die Leitschaufeln 12,13 etc. des Drallerzeugers zu verstellen.

Die Erfindung ist auch anwendbar zur Umrüstung bereits vorhandener Drehofenbrenner. Dazu müssen außer dem Anbau der Verstellme- chanik am kalten Ende der Brennerlanze nur das Drallsystem und ggf. noch die Kohlenstaubringdüse ausgewechselt werden.