PL172039B1

PL172039B1 - Palnik oraz sposób palenia wapienia za pomoca tego palnika PL PL PL

Info

Publication number: PL172039B1
Application number: PL93301605A
Authority: PL
Inventors: Quirin Oellinger; Gerfried Dietz
Original assignee: Sueddeutsche Kalkstickstoff
Priority date: 1992-12-24
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1997-07-31
Also published as: DE4244130C2; BE1010981A3; CZ284959B6; DE4244130A1; AT402101B; ATA257293A; CZ277693A3; PL301605A1

Abstract

1. Palnik, zwlaszcza do pieca szybowego do palenia wapienia, znamienny tym, ze zawiera glowice palnikowa (20) z wieloma szczelinami wylo- towymi (36,66,58,48,60) do promieniowego wyply- wu powietrza, wzglednie paliwa, umieszczonymi za- sadniczo jedna nad druga w kierunku osi wzdluznej (A) pieca szybowego (10), przy czym sa przewidziane co najmniej dwie szczeliny wylotowe (58, 60) dla powietrza 1 co najmniej jedna szczelina wylotowa (48) ula paliwa, umieszczona pomiedzy co najmniej dwo- ma szczelinami wylotowymi (58, 60) dla powietrza, przy czym efektywny przekrój poprzeczny przeplywu co najmniej jednej z obu szczelin wylotowych (58,60) dla powietrza, sasiadujacej bezposrednio z co najmniej jedna szczelina wylotowa (48) dla paliwa, jest zmienialny. 20. Sposób spalania wapienia za pomoca pal- nika; znamienny tym, ze proporcje spalania palnika zmienia sie przez zmiany efektywnego przekroju po- przecznego przeplywu co najmniej jednej szczeliny wylotowej dla powietrza, sasiadujacej z co najmniej jedna szczelina wylotowa dla paliwa, w celu dopaso- wania do stosowanych róznych paliw. Fig 2Palnik o r a z sposób palenia wapienia za pomoca tego palnika PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy palnika, zwłaszcza do pieców szybowych do palenia wapienia, oraz sposób palenia wapienia.

Z opisu patentowego DE nr 36 42 163 jest znany sposób wytwarzania wapna oraz piec szybowy do wytwarzania wapnia. Piec szybowy zawiera szyb, w którego dolnym obszarze jest umieszczona rozciągająca się zasadniczo w kierunku wzdłużnym szybku, lanca do doprowadzania paliwa i powietrza. Zwłaszcza przez lancę j est doprowadzane gazowe paliwo, które następnie spala się w tlenie powietrza doprowadzanego przez lancę. Powstające przy tym ciepło jest stosowane do spalania wapienia doprowadzanego od góry do szybu pieca. Aby móc stosować także stałe paliwo przy tym piecu szybowym musi być do wapienia, doprowadzanego od góry do szybu, domieszane paliwo stałe. Przy tym powstaje problem, że rozdzielenie paliwa stałego w przekroju poprzecznym pieca nie może być dokładnie określone tak, że może dochodzić do miejscowego nadmiaru lub niedomiaru paliwa stałego i dlatego do miejscowo różnego rozwoju ciepła w obszarze płomienia w szybie pieca. Następstwem tego jest niejednorodne palenie wapienia, doprowadzanego od góry i opadającego przez płomień, przez co jakość otrzymanego palonego wapna jest zmniejszona.

Z opisu zgłoszeniowego DE nr 2710205 jest znane stosowanie do palenia wapienia jako paliwa gazu, powstającego z rozkładu termicznego śmieci, którego wartość opałowa nie jest stała, aby ten gaz dodawać do paliwa o stałej wartości opałowej, odpowiednio odejmując lub dodając wartość opałowągazu, pochodzącego z rozkładu termicznego śmieci. A zatem wahania wartości opałowej gazu powinny być wyrównywane. Wymaga to jednak nakładczego sterowania ilością doprowadzanego paliwa o stałej wartości opałowej i takie doprowadzanie, zwłaszcza przy wahaniach wartości opałowej gazu, pochodzącego z rozkładu termicznego śmieci, że na podstawie sterowania ilością paliwa o stałej wartości opałowej, w zależności od wartości opałowej gazu, pochodzącego z rozkładu termicznego śmieci, występuje opóźnienie sterowania. To powoduje, że przy piecu wapiennym, proponowanym w opisie 2710205 mogą jednakże występować wahania w charakterystyce spalania.

Z opisu zgłoszeniowego DE nr 2830125 jest znany sposób spalania wapienia, w którym gazowe materiały odpadkowe są umieszczane w komorach spalania pieca szybowego, a gazy powstające z rozkładu są doprowadzane do strefy spalania i spalane. Także w tym sposobie istnieje problem, że na podstawie różnorodnych charakterystyk rozkładu materiałów odpadkowych nie można utrzymać stałej charakterystyki spalania pieca tak, że ponownie powstaje problem, że wapień umieszczony w piecu jest wypalany niejednorodnie.

Dlatego zadaniem wynalazku jest opracowanie palnika, zwłaszcza do pieca szybowego do spalania wapienia, także przy zastosowaniu różnorodnych paliw.

172 039

Zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że zawiera głowicę palnikowa. z wieloma szczelinami wylotowymi do promieniowego wypływu powietrza, względnie paliwa, umieszczonym zasadniczo jedna nad drugą w kierunku osi wzdłużnej pieca szybowego, przy czym są przewidziane co najmniej dwie szczeliny wylotowe dla powietrza i co najmniej jedna szczelina wylotowa dla paliwa, umieszczona pomiędzy co najmniej dwoma szczelinami wylotowymi dla powietrza, przy czym efektywny przekrój poprzeczny przepływu co najmniej jednej z obu szczelin wylotowych dla powietrza, sąsiadującej bezpośrednio z co najmniej jedną szczeliną wylotową dla paliwa, jest zmienialny.

Przez zmiany efektywnego przekroju poprzecznego przepływał co najmniej jednej szczeliny wypływowej powietrza można zawsze w ten sposób regulować stosunkiem, pomiędzy wypływającym powietrzem i wypływającym paliwem, że przy zastosowaniu różnych paliw charakterystyka spalania pieca szybowego, wyposażonego w palnik według wynalazku, pozostaje jednakowa, a zatem także jakość wapna wypalanego w piecu szybowym pozostaje niezmieniona. Aby umożliwić jednorodne spalanie paliwa na całym przekroju poprzecznym pieca, a zatem otrzymać w całym przekroju poprzecznym pieca jednakowąjakość wypalanego wapna jest zaproponowane, że szczeliny wylotowe są ukształtowane jako szczeliny pierścieniowe, rozciągające się w kierunku obwodowym głowicy palnika. Paliwo, względnie powietrze wypływa promieniowo ze szczelin wylotowych w płaszczyznach umieszczonych jedna nad drugą i powoduje jednorodne spalanie paliwa.

W szczególnie prosty sposób szczelina wylotowa może być utworzona, gdy głowica palnikowa zawiera szereg elementów tarczowych, umieszczonych zasadniczo jeden nad drugim, w określonym odstępie od siebie, w kierunku osi wzdłużnej pieca szybowego, które między sobą tworzą szczeliny wylotowe. Tego rodzaju elementy tarczowe sąprosto i korzystnie wytwarzane i montowane tak, że ogólne koszty wytwarzania palnika według wynalazku są nieznaczne.

Aby przy zmianie paliwa można było wylotowe strumienie powietrza w prosty sposób dopasować do zmienianego paliwa, a zatem otrzymać stałą charakterystykę spalania pieca jest zaproponowane, że efektywne przekroje poprzeczne przepływu obu szczelin wylotowych dla powietrza, sąsiadujących bezpośrednio z co najmniej jedną szczeliną wylotową dla paliwa, są w ten sposób zmieniane, że przy wzroście efektywnego przekroju poprzecznego przepływu jednej z obu szczelin wylotowych, efektywny przekrój poprzeczny przepływu drugiej szczeliny wylotowej odpowiednio jest zmniejszony.

A zatem, zwłaszcza przy niezmiennych ilościach powietrza przez różne opływy wylotowego strumienia paliwa, można w prosty sposób sterować charakterystyką, spalania pieca.

W tym celu jest zaproponowane, że efektywny przekrój poprzeczny przepływu szczeliny wylotowej dla powietrza, bezpośrednio sąsiadującej z co najmniej jedną szczeliną wylotową dla paliwa, jest zmienialny przez osiowy przesuw elementu tarczowego, umieszczonego pomiędzy co najmniej jednym elementem tarczowym. Aby przewidzieć najmniejszą ilość powietrza, która występuje ze szczeliny wylotowej powietrza, przewidzianej powyżej co najmniej jednej szczeliny strumienia wylotowego paliwa, jest zaproponowane że w szczelinie wylotowej dla powietrza, umieszczonej powyżej co najmniej jednej szczeliny wylotowej dla paliwa, jest przewidziany co najmniej jeden element dystansowy, jako ogranicznik ruchu osiowego dla elementu tarczowego, umieszczonego pomiędzy co najmniej jedną szczeliną wylotową dla paliwa.

Jeżeli elementy tarczowe są ukształtowane z osiowym otworem przelotowym i, gdy powyżej najwyższego elementu tarczowego jest przewidziany element tarczowy bez otworu przelotowego, przy czym przestrzeń z co najmniej jednym kanałem doprowadzającym dla powietrza, utworzona przez elementy tarczowe jest połączona z doprowadzeniem powietrza do szczelin wylotowych, a elementy tarczowe, umieszczone pomiędzy co najmniej jedną szczeliną wylotową dla powietrza, w obszarze powierzchni obwodowej wewnętrznej otworów przelotowych, są wzajemnie połączone na stałe przez element cylindryczny, to jest w prosty sposób stworzona przestrzeń, przez którą powietrze jest każdorazowo doprowadzane do szczelin wyłowych, przy czym przez przewidzenie elementu cylindrycznego co najmniej jedna szczelina

172 039 wylotowa paliwa jest oddzielona od tej przestrzeni tak, że przez nią nie może być doprowadzone powietrze. Dla pojedynczych szczelin wylotowych powietrza nie musząbyć przewidziane żadne oddzielne przewody doprowadzające lub tym podobne.

Aby można było kierować paliwo do co najmniej jednej szczeliny wylotowej jest zaproponowane, że w elemencie cylindrycznym jest przewidzianych wiele otworów promieniowych, otwartych w kierunku do co najmniej jednej szczeliny wylotowej dla paliwa, umieszczonych w odstępach od siebie w kierunku obwodowym, przy czym otwory promieniowe są połączone przez rury kanału promieniowego, rozciągające się od elementu cylindrycznego zasadniczo promieniowo do wewnątrz, z pierwszym kanałem doprowadzającym do doprowadzania paliwa do co najmniej jednej szczeliny wylotowej.

Promieniowe zwężenie w obszarze otworu promieniowego wytwarza działanie lejkowe dla paliwa doprowadzanego przez rurę kanału promieniowego do co najmniej jednej szczeliny wylotowej. W prosty sposób i bez zastosowania dodatkowych części konstrukcyjnych otwory promieniowe mają promieniowe zwężenie, utworzone przez sfazowane odcinki na powierzchniach obwodu wewnętrznego elementów tarczowych, umieszczonych pomiędzy co najmniej jedną szczeliną wylotową, dla paliwa.

Aby przewidzieć jednakową charakterystykę wypływową głowicy palnikowej na całym obwodzie co najmniej jednej szczeliny wylotowej paliwa jest zaproponowane, że ilość otworów promieniowych w każdej rurze kanału promieniowego wynosi od 4 do 20. Pierwszy kanał doprowadzający dla paliwa w prosty sposób jest utworzony przez pierwszy element rurowy rozciągający się zasadniczo w kierunku osi wzdłużnej pieca szybowego, przy czym rury są połączone na stałe z górnym końcem pierwszego elementu rurowego.

Elementy tarczowe, umieszczone pomiędzy co najmniej jednym kanałem wylotowym dla paliwa za pomocą elementu cylindrycznego są ponad rurami kanału promieniowego niesione przez pierwszy element rurowy tak, że żadne środki podpierające lub nośne dla tych elementów tarczowych nie muszą być przewidziane.

Efektywny przekrój poprzeczny przepływu szczeliny wylotowej powietrza, sąsiadującej bezpośrednio z co najmniej jedną szczeliną wylotową dla paliwa, może być w prosty sposób regulowany przez przesuwanie pierwszego elementu rurowego a zatem elementu tarczowego, tworzącego co najmniej jedną szczelinę wylotową dla paliwa, w kierunku osi wzdłużnej pieca szybowego.

Kanał doprowadzający do doprowadzenia powietrza do przestrzeni, otoczonej przez elementy tarczowe, jest korzystnie utworzony przez drugi element rurowy, który otacza zasadniczo współosiowo pierwszy element rurowy. A zatem pomiędzy pierwszym i drugim elementem rurowym jest utworzony pierwszy kanał pierścieniowy, przez który jest prowadzone powietrze do szczelin wylotowych. Jest to zwłaszcza wtedy korzystne, gdy powietrze, doprowadzane do szczelin wylotowych, jest już podgrzane, a zatem przy opływie pierwszego kanału doprowadzającego dla paliwa podgrzewa także paliwo.

Aby zapewnić do spalania paliwa wystarczających ilości powietrza jest zaproponowane, że osiowo, powyżej szczeliny wylotowej dla powietrza, umieszczonej pomiędzy co najmniej jedną szczeliną wylotową dla paliwa, jest utworzona przez co najmniej jeden element tarczowy co najmniej jedna szczelina wylotowa dla powietrza. Dalsza szczelina wylotowa paliwa w obszarze osiowego, górnego końca głowicy palnikowej może być w prosty sposób przewidziana dzięki temu, że osiowo najwyższy elemenitarezowyposiada utwór przelotowy o małej średnicy, z którym jest połączony drugi kanał doprowadzający dla paliwa, przy czym pomiędzy najwyższym elementem tarczowym a elementem tarczowym zamykającym palnik jest utworzona dalsza szczelina wylotowa dla promieniowego wypływu paliwa. A zatem w szybie pieca są przewidziane dwie płaszczyzny wylotowe paliwa, przez co może być dodatkowo polepszona pojemność i stosunki spalania pieca szybowego.

Przy tym jest zaproponowane, że pierwszy element rurowy jest ukształtowany z podwójnymi ściankami, ze ścianą zewnętrzną i ścianą wewnętrzną, umieszczoną zasadniczo współosiowo do ściany zewnętrznej, przy czym jest przewidziany pierwszy kanał doprowadzający dla paliwa,

172 039 utworzony przez drugi kanał pierścieniowy, zamknięty w obszarze górnego końca pierwszego elementu rurowego, utworzony pomiędzy ścianą zewnętrzną a ścianą wewnętrznąi, że w przestrzeni zamkniętej przez ścianę wewnętrzną jesr umieszczony zasadniczo współosiowo do pierwszego elementu rurowego trzeci element rurowy jako drugi kanał doprowadzający dla paliwa, który rozciąga się ponad górnym końcem pierwszego elementu rurowego aż do najwyższego elementu tarczowego, przy czym górny koniec trzeciego elementu rurowego jest połączony na stałe z najwyższym elementem tarczowym.

Dla drugiego kanału doprowadzającego paliwo w szybie, względnie w głowicy palnikowej nie jest zasadniczo wymagana żadna dodatkowa przestrzeń. Umożliwia to zasadniczo samodzielne przesuwanie pierwszego kanału prowadzącego paliwo od drugiego kanału doprowadzającego paliwo, w celu nastawiania efektywnego przekroju poprzecznego przepływu szczeliny wylotowej powietrza, o zmienialnym przekroju poprzecznym przepływu.

Korzystnie pierwszy, drugi i trzeci element rurowy tworzą lancę do umieszczenia głowicy palnikowej na jej górnym końcu. Nie są wymagane żadne środki do umieszczenia głowicy palnikowej, przez co znacznie jest uproszczona budowa palnika według wynalazku. Aby wypalone wapno, zebrane w obszarze dolnego końca pieca szybowego, już wstępnie schładzać, jest zaproponowane, że w obszarze dolnego końca lancy, którajest umieszczona w obszarze wylotu wapna z pieca szybowego, jest przewidziany wylot powietrza do chłodzenia wapna.

Szczególnie efektywne wykorzystanie ciepła, powstającego przy spalaniu paliwa jest osiągnięte, gdy głowica palnikowa jest umieszczona w obszarze dolnej trzeciej części szybu pieca szybowego.

Wynalazek dotyczy także sposobu spalania wapienia za pomocą wspomnianego palnika, przy czym proporcje spalania palnika zmienia się przez zmiany efektywnego przekroju poprzecznego przepływu co najmniej jednej szczeliny wylotowej dla powietrza sąsiadującej z co najmniej jedną szczeliną wylotową dla paliwa, w celu dopasowania do stosowanych różnych paliw.

Jako paliwo stosuje się olej opałowy z szeregu gazu ziemnego, gazu ciekłego, gazu odlotowego z rafinerii lub bogate w energię ciekłe materiały odpadkowe lub ich mieszaniny.

Jako paliwo stosuje się pył węglowy, pył koksowy, di-amidek wapnia lub organiczne produkty zawierające osady ściekowe. Aby polepszyć proporcje transportowe paliwa przy doprowadzaniu do palnika jest zaproponowane, że część gazu odlotowego z pieca po schłodzeniu lub ogrzaniu do temperatury, korzystnie do 50 do 300°C, stosuje sięjako gaz nośny dla stałego i/lub ciekłego paliwa.

Alternatywnie jest możliwe, że gaz obojętny lub powietrze ogrzewa się korzystnie do temperatury od 50 do 300°C i stosuje jako gaz nośny dla stałego i/lub ciekłego paliwa.

Palnik według wy nalazku j est uwidoczniony w uprzywilej owanym przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny przekrój wzdłużny pieca szybowego, w którymjest umieszczony palnik według wynalazku, a fig. 2 - przekrój wzdłużny przez głowicę palnikową i górny odcinek końcowy lancy, który zawiera głowicę palnikową.

Fig. 1 pokazuje piec szybowy 10 do palenia wapienia, który zawiera szyb 12, umieszczony zasadniczo pionowo, oraz palnik 14, umieszczony w dolnym odcinku szybu 12. Palnik 14 zawiera lancę 16 oraz głowicę palnikową 20, umieszczoną na górnym końcu 18 lancy 16. Szyb 12 w obszarze swojego górnego końca 22 jest otwarty od góry i posiada otwór 24 do wprowadzania wapienia do szybu 12. W obszarze dolnego końca 26 szybu 12 jest przewidziany drugi otwór 28, przez który wypalone wapno opuszcza piec szybowy 10.

Oznaczenia “powyżej”, “poniżej” itd. odnoszą się do w ogólności pionowego umieszczenia szybu 12, a zatem w odniesieniu do osi wzdłużnej A pieca szybowego 10. Oczywiście odnosi się to także do nachylonego położenia pieca szybowego, odbiegającego od położenia pionowego.

Na fig. 2 głowica palnikowa 20 i górny odcinek lancy 16 jest przedstawiony w powiększeniu. Głowica palnikowa 20 zawiera wiele elementów tarczowych 30, umieszczonych jeden nad drugim, względnie kolejno, w kierunku wzdłużnym osi A. Elementy tarczowe 30 są ukształtowane w

172 039 rodzaju pierścieni i posiadają każdorazowo centralny otwór przelotowy 32. Najwyższy element tarczowy 34, nie posiada żadnego otworu przelotowego i zamyka od góry głowicę palnikową 20.

Dwa kolejne elementy tarczowe 36, 38, w obszarze powierzchni obwodu wewnętrznego swoich otworów przelotowych, są między sobą połączone na stałe przez element cylindryczny 40. W elemencie cylindrycznym 40 jest przewidzianych wiele otworów promieniowych 42, umieszczonych w odstępach w kierunku obwodowym, do których wchodzą rury 44 kanału promieniowego i są połączone na stałe z elementem cylindrycznym 40. Rury 44 rozciągają się od elementu cylindrycznego 40 zasadniczo promieniowo do wewnątrz i łączą się z pierwszym promieniowym kanałem doprowadzającym 46. Przez kanał doprowadzający 46, rury 44, otwory promieniowe 42 w elemencie cylindrycznym 40, paliwo jest kierowane do szczeliny wylotowej 48, utworzonej pomiędzy elementami tarczowymi 36 i 38.

Przy tym jak widać z fig. 2, powierzchnia obwodu wewnętrznego 49 względnie 51 każdego elementu tarczowego 38, względnie 36 jest sfazowana tak, że te sfazowania powierzchni obwodowych wewnętrznych 49, 51 tworzą razem promieniowy, zwężający się na zewnątrz otwór dla szczeliny wylotowej 48 dla paliwa. Tak utworzony lejek ułatwia wylot paliwa, doprowadzanego przez rury 44 do szczeliny wylotowej 48.

W kierunku osiowym, powyżej elementu tarczowego 36, i poniżej elementu tarczowego 38 są. umieszczane dalsze elementy tarczowe 54, względnie 56, które każdorazowo z elementem tarczowym 36, względnie elementem tarczowym 38 tworzą szczelinę wylotową 58, względnie 60 dla powietrza. Element tarczowy 56 w swoim promieniowym, zewnętrznym obszarze jest połączony na stałe, np. przez lutowanie, spawanie lub tp. z rurą 62, tworzącą część lancy. Element tarczowy 54 jest połączony na stałe przez element dystansowy 64 z elementem tarczowym 30, umieszczonym nad nim, przez co pomiędzy tymi elementami tarczowymi 54 i 30 jest utworzona szczelina wylotowa 66 dla powietrza, o stałym przekroju poprzecznym przepływu. Najwyższy w kierunku osiowym element tarczowy 68 posiada otwór przelotowy 70, który ma mniejszą średnicę od otworów przelotowych 32 elementów tarczowych 30, 54, 36, 38 i 56. Z otworem przelotowym 70 jest połączona rura 72, przy czym rura 72 w obszarze otworu przelotowego 70 jest połączona na stałe z elementem tarczowym 68, a zatem element tarczowy poprzez elementy dystansowe 64 niesie elementy tarczowe 30 i 54. Pomiędzy elementem tarczowym 68 i elementem tarczowym 34 są przewidziane nie przedstawione elementy dystansowe tak, że element tarczowy 34 poprzez element tarczowy 68 jest niesiony przez rurę 72.

Rura 72 tworzy drugi kanał doprowadzający 74 dla paliwa, który łączy się ze szczeliną wylotową76, utworzonąpomiędzy elementem tarczowym 68 a elementem tarczowym 34. Palnik przedstawiony na fig. 2 posiada dwie szczeliny wylotowe 48 i 76 dla paliwa.

Pierwszy kanał wylotowy 46, przez który paliwo jest kierowane do pierwszej szczeliny wylotowej 48, jest utworzony przez dwuścienną rurę 78, która posiada ścianę zewnętrzną. 80 oraz ścianę wewnętrzną 82 i w obszarze górnego końcajest zamknięta przez element zamykaj ący 84. Elementy tarczowe 30 i 38, tworzące między sobąpierwszą szczelinę wylotową48 dla paliwa są połączone przez element cylindryczny 40 i rurę 44 z dwuścienną rurą 78, tworzącą pierwszy kanał doprowadzający 46 dla paliwa. Przez przesuwanie dwuściennej rury 78 w osiowym kierunku można zmieniać nie tylko efektywny przekrój poprzeczny przepływu kanału wylotowego 58 dla powietrza, utworzonego pomiędzy elementem tarczowym 36 i elementem tarczowym 54, ale także efektywny przekrój poprzeczny przepływu szczeliny wylotowej 60 dla powietrza, utworzonej pomiędzy elementem tarczowym 38 i elementem tarczowym 56. Efektywny przekrój poprzeczny wylotowy szczeliny wylotowej 58 dla powietrza przy przesuwaniu rury 78 osiowo do góry zmniejsza się, a jednocześnie efektywny przekrój poprzeczny przepływu szczeliny wylotowej 60 dla powietrza odpowiednio powiększa się. A zatem można zmieniać proporcje ilościowe powietrza w paliwie wypływającym ze szczeliny wylotowej 48, przez co zmienia się także charakterystyka spalania palnika. Przez osiowe przesuwanie rury 78 a zatem elementów tarczowych 36 i 38 można dlatego, zwłaszcza przy zmianie paliwa, zmieniać proporcje strumienia powietrza opływającego wylatujące paliwo, a zatem zapewniać jednakową charakterystykę spalania palnika a więc i pieca szybowego. Aby zapewnić, że ze szczeliny

172 039 wylotowej 58, umieszczonej powyżej pierwszej szczeliny wylotowej 48, mogło zawsze wypływać powietrze, w tej szczelinie wylotowej 58 jest przewidzianych szereg elementów dystansowych 86, które tworzą ogranicznik ruchu osiowego dla elementów tarczowych 36 i 38.

Aby zrealizować osiowy przesuw rury 78 może być ona np. zawieszona na nośniku 88, który jest przesuwany za pomocą znanego środka.

Pomiędzy rurą zewnętrzną 62 a ścianą zewnętrzną 80 rury 78 jest utworzony kanał pierścieniowy 90, przez który powietrze jest kierowane do przestrzeni 92, otoczonej przez elementy tarczowe 830, 54, 36, 38 i 56. Pomiędzy ścianą wewnętrzną 82 rury 78 i rurą 72 jest utworzony drugi kanał pierścieniowy 94, który służy jako drugi kanał doprowadzający 94 do doprowadzenia powietrza do przestrzeni 92. A zatem są przewidziane dwa kanały doprowadzające 90, 94 dla powietrza, które łączą się na różnych, wzajemnie przestawionych w kierunku osiowym wysokościach, z przestrzenią 92 tak, że powietrze doprowadzane do głowicy palnikowej 20 jest rozdzielane równomiernie w całej przestrzeni 92, a zatem prowadzi do jednakowej charakterystyki wylotowej powietrza ze szczelin wylotowych 56, 58,60. Szczelina wylotowa 48 dla paliwa, utworzona pomiędzy elementami tarczowymi 36 i 3 8 jest przez element cylindryczny 40 zamknięta od przestrzeni 92 tak, że żadne powietrze nie może wpływać do szczeliny wylotowej 48 dla paliwa.

Przewidzenie różnych płaszczyzn strumieni, utworzonych przez szczeliny wylotowe dla powietrza i szczeliny wylotowej dla paliwa, poprzecznie do osi wzdłużnej pieca szybowego, prowadzi przy spalaniu paliwa do typowego tulipana spalania 9, któryjest zestawiony zasadniczo z warstw powietrza 100 i 102 i warstw paliwa 104 i 106. Ukształtowanie takiego tulipana spalania 9 zapewnia jednakowe wypalanie paliwa w całym przekroju poprzecznym pieca szybowego 10 tak, że nie mogą powstawać żadne miejscowe ośrodki grzewcze, w których byłaby inna jakość wypalanego wapna.

W obszarze dolnego końca 108 lancy 16 jest przewidziany wylot powietrzą, do schładzania wapna opuszczającego szyb 12 pieca szybowego 10.

Jak jest zwłaszcza widoczne z fig. 1 głowica palnikowa 20 jest umieszczona w obszarze dolnej trzeciej części długości pieca szybowego 10, przez co jest możliwe optymalne wykorzystanie ciepła, powstającego przy spalaniu paliwa, do spalania wapienia podawanego do otworu 24 szybu 12.

Dla optymalizacji procesu spalania jest wymagana dokładnie określona proporcja ilości paliwa do ilości powietrza. W palniku według wynalazku jest możliwe przez dobór ilości rur kanałów promieniowych optymalne dopasowanie ilości paliwa wydostającego się z głowicy palnikowej do stosunku powietrze-paliwo, wymaganej dla określonego paliwa. Zwłaszcza przez dobór ilości rur kanału promieniowego można wpływać na wiele parametrów, które np. dotyczą całkowitej ilości wypływającego paliwa, ciśnienia i prędkości wypływu paliwa i przez które można wpływać na charakterystykę spalania w piecu. W celu optymalnego wypalania nośników energii okazało się jako celowe, przy zastosowaniu paliwa gazowego, stosunku gazu do powietrza spalania w zakresie od 1, 3 do 15.

Do spalania wapienia za pomocą palnika według wynalazku okazało się celowe, że stosunek szerokości szczeliny wylotowej 66 dla powietrza, o stałym przekroju poprzecznym przepływu do szerokości szczeliny wylotowej 58 dla powietrza, o zmienialnym przekroju poprzecznym przepływu, do szerokości szczeliny wylotowej 60 dla powietrza o zmienialnym przekroju poprzecznym jest jak x:2,0x do 0,5x:0 do 1,5x. Paliwo doprowadzane do głowicy palnikowej 20 korzystnie jest w ten sposób podzielone, że większa część, mianowicie 60 do 90% objętościowych paliwa wypływa ze szczeliny wylotowej 48, połączonej z pierwszym kanałem doprowadzającym 46 (stopień główny) i 10 do 40% objętościowych paliwa ze szczeliny wylotowej 76, połączonej z drugim kanałem doprowadzającym 64 (stopień górny). Aby podział nośnika energii mógł być utrzymany możliwie jednorodny i zatem zapewnić jednorodne wypalanie wapienia, jednocześnie doprowadza się 25 do 80% objętościowych powietrza (powietrze górne I), jako tak zwane powietrze rozprężające przez szczelinę wylotową.66 o stałym przekroju poprzecznym przepływu, 0 do 30% objętościowych powietrza ze szczeliny wylotowej 60 o

172 039 zmienialnym przekroju poprzecznym przepływu (powietrze górne II) i do 20 do 75% objętościowych powietrza jako powietrza schładzającego wapno przez wylot 108 w obszarze wylotu wapna.

Ten specjalny rozdział stosunków wypływu prowadzi do wspomnianego, typowego “tulipana spalania” z paliwa i powietrza (powietrza górne I, powietrze górne II), przy czym pojedynczym strumieniem powietrza są przydzielone specjalne funkcje.

W palniku według wynalazku można jako paliwo stosować różne paliwo,- np. gaz ziemny, gaz ciekły, gazy odlotowe z rafinerii, olej opałowy lub bogate w energię ciekłe materiały odpadowe lub ich mieszaniny. Jako gazy odlotowe rafineryjne można stosować np. metan, etan, propan, butan i tlenek węgla, pojedynczo lub w mieszaninie.

Jako olej opałowy można stosować np. ciężki olej opałowy, średni olej opalowy, lekki olej opałowy lub olej zużyty. Zwłaszcza zastosowanie oleju zużytego dla pieca szybowego, wyposażonego w palnik według wynalazku zamiast oleju ciężkiego może być spalany olej zużyty, co jest korzystne ze względu na problem ochrony środowiska, powstający przy materiałach zużytych. W palniku według wynalazku można także stosować paliwo stałe, np. pył węglowy, pył koksowy, di-amidek wapnia lub produkty organiczne zawierające osady ściekowe. Także w związku z tym uwypukla się przesłonkę ekologiczną, jaka powstaje przy ocenie tego rodzaju materiałów odpadowych do uzyskiwania energii. Zwłaszcza przy zastosowaniu paliw ciekłych, np. ciężkich lub średnich olejów opałowych lub organicznych produktów zawierających szlam, jest korzystne gdy przez szczelinę wypływową 60, o zmienialnym przekroju poprzecznym przepływu, która jest umieszczona bezpośrednio poniżej szczeliny wylotowej 48 dla powietrza wypływa 3 do 50% objętościowych powietrza spalania. Wypływ tego powietrza spalania, oznaczonego jako powietrze górne II powoduje, że krople ciekłego paliwa, zwłaszcza paliwo o wysokiej lepkości, które mogą zbierać się na krawędzi zewnętrznej elementu tarczowego 38, opadają do dołu i są współzabierane przez strumień powietrza wypływający ze szczeliny wylotowej 48 i doprowadzane do spalania.

Przy zastosowaniu ciekłego paliwa do wypalania wapna za pomocą palnika według wynalazku, okazało się celowe domieszanie do paliwa ciekłego gazu nośnego, w celu przeprowadzenia przez kanały doprowadzające. Przy tym np. część gazu odlotowego, wylatującego przez otwór 24 pieca szybowego 10 schładza się lub podgrzewa do temperatury od 50 do 300°C i następnie stosuje jako gaz nośny dla paliwa ciekłego. Po odfiltrowaniu gazu odlotowego, którego temperatura np. przez wtryskiwanie wody jest w ten sposób regulowana, że około 3 do 15% objętościowych gazu odlotowego jest schładzane do temperatury poniżej 300°C, jest on razem z paliwem ciekłym doprowadzany przez lancę do głowicy palnikowej 20. Doprowadzanie paliwa ciekłego można jeszcze w ten sposób polepszyć, że gaz obojętny lub powietrze podgrzewa się do temperatury od 50° do 300°C i stosuje się jako gaz nośny dla paliwa.

Przy zastosowaniu gaz:u ciekłego jako paliwa jest korzystne doprowadzanie tego zawracanego gazu odlotowego lub gazu obojętnego do parownika i jego odtransportowanie. Ilość doprowadzonego gazu odlotowego lub gazu obojętnego wynosi korzystnie od 0,3 do 3 Nm³ na kilogram gazu ciekłego. Przy tym 3 do 15 Nm3 powietrza jest wyprowadzane przez szczelinę wylotową 66 i szczelinę wylotową 58 jako tak zwane powietrze spalania (powietrze górne).

Także przy zastosowaniu oleju, np. w postaci oleju opałowego lub oleju zużytego okazało się celowe zastosowanie na kg oleju 0,3 do 3 Nm3 gazu odlotowego w celu rozproszenia i podgrzania oleju i wprowadzenie 3 do 15 Nm3 powietrza spalania. Przy tym olej jest podgrzewany do temperatury od 80 do 200°C. Dokładny wybór i dokładne utrzymywanie proporcji mieszania paliwa do gazu odlotowego umożliwia zawsze celowy i jednorodny rozdział paliwa tak, ze jest zapewnione jednakowe spalanie paliwa, przy czym wykorzystanie oczyszczanego gazu odlotowego z pieca przyczynia się do znacznego zmniejszenia kosztów podgrzewania innych gazów, które mogą być następnie używane jako gaz nośny.

Dalej jest możliwe zmienianie w palniku według wynalazku prędkości przepływu. Jest to przeprowadzane korzystnie w dolnym obszarze lancy, przez znane środki, np. zawory sterujące lub t.p. Prędkość przepływu paliwa w lancy wynosi w zakresie od 2 do 40 m/sek., przy czym prędkość przepływu paliwa w rurach kanału promieniowego jest równa prędkości przepływu w

172 039 lancy lub jest od niej tylko nieznacznie wyzsza. Prędkość przepływu powietrza spalania w głowicy palnikowej wynosi przy tym korzystnie od 10 do 30 m/sek.

Palnik według wynalazku umożliwia użycie wielu i óżnych paliw, a zwłaszcza użycie paliw uzyskiwanych z produktów odpadowych lub paliw bezpośrednio z produktów odpadowych. Przez zmianę stosunków przepływu w głowicy paliwowej, przy zastosowaniu różnych paliw, są zapewnione jednakowe stosunki palenia w piecu szybowym tak, że przy zastosowaniu różnych paliw wypalone wapno jest o jednakowej jakości. Palnik według wynalazku niejest ograniczony, do pieców o określonej wielkości, lecz może być stosowany także w piecach szybowych, których średnica wynosi od 2 do 4 metrów lub więcej.

Przewidziane różne, zasadniczo wzajemne stopniowe kanały doprowadzające powietrze lub paliwo wobec pojedynczych szczelin wypływowych powietrza lub paliwa umożliwia jednakowy rozdział powietrza spalania i paliwa w głowicy palnikowej, razem z jednakowym rozdziałem paliwa, osiągniętym przez promieniowe wypływy i powietrza na całym przekroju poprzecznym pieca przynosi uzyskanie stałej jakości wapna.

Zastosowanie różnych paliw prowadzi nie tylko przy paleniu wapienia do problemu różnych charakterystyk spalania palników względnie piecy, wyposażonych w takie palniki. Także przy wielu innych sposobach spalania używa się np. zależnie od dyspozycyjności różne paliwa, dlatego też palnik według wynalazku może być stosowany także w innych procesach łub sposobach spalania, przy czym wspomniane zalety palnika według wynalazku prowadzą do stałych stosunków spalania w piecu a zatem do wysokiej jakości traktowanego materiału.

Następnie są podane w tabeli niektóre przykłady parametrów roboczych, które okazały się jako celowe przy stosowaniu różnych paliw.

Przykłady

Przykład nr	1	2	3	4	5
	olej opałowy	Gaz	Gaz
Rodzaj paliwa	ciężki	średni (=olejowi zużytemu)	lekki	ciekły	ziemny
Ilość paliwa (kg/h):
Wylot: górna płaszczyzna otwór pierścieniowy	82 432	91 515	86 489	96 440	85 385
Temperatura paliwa °C	155	130	85	40	30
Ilość powietrza górnego (Nm³/h) (powietrze rozprężania)	3050	4300	5251	5100	5700
Szybkość powietrza górnego 1 (m/s)	17	20	18	16	22
Ilość powietrza górnego 2 (Nm³/h)	1200	800	0	0	0
Szybkość powietrza górnego 2 fm/s)	17	20	0	0	0 ·
Szybkość powietrza do chłodzenia wapna (Nm/h)	2500	3300	3266	3200	2600
Ilość wapienia (wilgotny) (ton/24 godz)	200,8	264,4	250,8	247,4	241,4
Wydajność pieca (ton/24 godz CaO)	116,4	151,2	143,4	142,0	135,5
Zużycie ciepła (kJ/kg BK)	4263	4102	4114	4142	4100

172 039

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Palnik, zwłaszcza do pieca szybowego do palenia wapienia, znamienny tym, że zawiera głowicę palnikową (20) z wieloma szczelinami wylotowymi (36, 66, 58, 48, 60) do promieniowego wypływu powietrza, względnie paliwa, umieszczonymi zasadniczo jedna nad drugą w kierunku osi wzdłużnej (A) pieca szybowego (10), przy czym są przewidziane co najmniej dwie szczeliny wylotowe (58,60) dla powietrza i co najmniej jedna szczelina wylotowa (48) dla paliwa, umieszczona pomiędzy co najmniej dwoma szczelinami wylotowymi (58, 60) dla powietrza, przy czym efektywny przekrój poprzeczny przepływu co najmniej jednej z obu szczelin wylotowych (58, 60) dla powietrza, sąsiadującej bezpośrednio z co najmniej jedną szczeliną wylotową (48) dla paliwa, jest zmienialny.

2. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że szczeliny wylotowe (76, 66,58,48,60) są ukształtowane jako szczeliny pierścieniowe, rozciągające się w kierunku obwodowym głowicy palnikowej (20).

3. Palnik według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że głowica palnikowa (20) zawiera szereg elementów tarczowych (34,68,30,54,36,38,56), umieszczonych zasadniczo jeden nad drugim, w określonym odstępie od siebie, w kierunku osi wzdłużnej (A) pieca szybowego (10), które między sobą tworzą szczeliny wylotowe (76, 66, 58, 48, 60).

4. Palnik według zastrz. 3, znamienny tym, że efektywne przekroje poprzeczne przepływu obu szczelin wylotowych (58,60) dla powietrza, sąsiadujących bezpośrednio z co najmniej jedną szczeliną wylotową (48) dla paliwa, są w ten sposób zmienialne, że przy wzroście efektywnego przekroju poprzecznego przepływu jednej z obu szczelin wylotowych (58, 60) efektywny przekrój poprzeczny przepływu drugiej szczeliny wylotowej (58,60) odpowiednio jest zmniejszony.

5. Palnik według zastrz. 4, znamienny tym, że efektywny przekrój poprzeczny przepływu szczeliny wylotowej (58, 60) dla powietrza, bezpośrednio sąsiadującej z co najmniej jedną szczeliną wylotową (48) dla paliwa, jest zmienialny przez osiowy przesuw elementu tarczowego (36, 38), umieszczonego pomiędzy co najmniej jednym elementem tarczowym (48).

6. Palnik według zastrz. 5, znamienny tym, że w szczelinie wylotowej (58) dla powietrza, umieszczonej powyżej co najmniej jednej szczeliny wylotowej (48) dla paliwa, jest przewidziany co najmniej jeden element dystansowy (86), jako ogranicznik ruchu osiowego dla elementu tarczowego (36, 38), umieszczonego pomiędzy co najmniej jedną szczeliną wylotową (48) dla paliwa.

7. Palnik według zastrz. 3, znamienny tym, że elementy tarczowe (68,30, 54,36,38,56) sąukształtowane z osiowym otworem przelotowym (32,70) i, że powyżej najwyższego elementu tarczowego (68) jest przewidziany element tarczowy (34) bez otworu przelotowego, przy czym przestrzeń z co najmniej jednym kanałem doprowadzającym (90,94) dla powietrza, utworzona przez elementy tarczowe (68,30,54,36,38,56) jest połączona z doprowadzeniem powietrza do szczelin wylotowych (66, 58, 60) i, że elementy tarczowe (36, 38), umieszczone pomiędzy co najmniej jedną szczeliną wylotową (48) dla powietrza, w obszarze powierzchni obwodowej wewnętrznej (49, 51) otworów przelotowych (32), są wzajemnie połączone na stałe przez element cylindryczny (40).

8. Palnik według zastrz. 7, znamienny tym, że w elemencie cylindrycznym (40) jest przewidzianych wiele otworów promieniowych (42), otwartych w kierunku do co najmniej jednej szczeliny wylotowej (48) dla paliwa, umieszczonych w odstępach od siebie w kierunku obwodowym, przy czym otwory promieniowe (42) są połączone przez rury (44) kanału promieniowego, rozciągające się od elementu cylindrycznego (40) zasadniczo promieniowo do wewnątrz, z pierwszym kanałem doprowadzającym (46) do doprowadzania paliwa do co najmniej jednej szczeliny wylotowej (48).

172 039

9. Palnik według zastrz. 8, znamienny tym, ze otwory promieniowe (42) mają promieniowe zwężenie, utworzone przez sfazowane odcinki (50,52) na powierzchniach obwodu wewnętrznego (49, 51) elementów tarczowych (36, 38), umieszczonych pomiędzy co najmniej jedną szczeliną wylotową (48) dla paliwa.

10. Palnik według zastrz. 8 lub 9, znamienny tym, że ilość otworów promieniowych (42) w każdej z rur (44) wynosi od 4 do 20.

11. Palnik według zastrz. 8, znamienny tym, że pierwszy kanał doprowadzający (46) dla paliwa jest utworzony przez pierwszy element rurowy (78), rozciągający się zasadniczo w kierunku osi wzdłuznej (A) pieca szybowego (10), przy czym rury (44) są połączone na stałe z górnym końcem (79) pierwszego elementu rurowego (78).

12. Palnik według zastrz. 11, znamienny tym, ze elementy tarczowe (36, 38), tworzące co najmniej jedną szczelinę wylotową (48) dla paliwa, są ruchliwe przez przesuw pierwszego elementu rurowego (78) w kierunku osi wzdłużnej (A) pieca szybowego (10), w celu nastawiania efektywnego przekroju poprzecznego przepływu obu szczelin wylotowych (58, 60) dla powietrza, sąsiadujących bezpośrednio z co najmniej jedną szczeliną wylotową (48) dla paliwa.

13. Palnik według zastrz. 11 lub 12, znamienny tym, że pierwszy element rurowy (78) jest otoczony zasadniczo współosiowo przez drugi element rurowy (62) i, że pomiędzy pierwszym elementem rurowym (78) i drugim elementem rurowym (62) jest utworzony pierwszy kanał pierścieniowy (90) jako pierwszy kanał doprowadzający (90) dla doprowadzania powietrza do przestrzeni zamkniętej przez elementy tarczowe (68, 30, 54, 36, 38, 56).

14. Palnik według zastrz. 13, znamienny tym, że osiowo, powyżej szczeliny wylotowej (58) dla powietrza, umieszczonej pomiędzy co najmniej j edną szczelinąwylotową (48) dlapaliwa jest utworzona, przez co najmniej jeden element tarczowy (30), co najmniej jedna szczelina wylotowa (66) dla powietrza.

15. Palnik według zastrz. 13, znamienny tym, że osiowo najwyższy element tarczowy (68) posiada otwór przelotowy (70) o małej średnicy, z którym jest połączony drugi kanał doprowadzający (74) dla paliwa, przy czym pomiędzy najwyższym elementem tarczowym (68) a elementem tarczowym (34) jest utworzona dalsza szczelina wylotowa (76) dla promieniowego wypływu paliwa.

16. Palnik według zastrz. 13, znamienny tym, że pierwszy element rurowy (78) jest ukształtowany z podwójnymi ściankami, ze ścianą zewnętrzną (80) i ścianą wewnętrzną (82), umieszczoną zasadniczo współosiowo do ściany zewnętrznej (80), przy czym jest przewidziany pierwszy kanał doprowadzający (46) dla paliwa, utworzony przez drugi kanał pierścieniowy (46), zamknięty w obszarze górnego końca (79) pierwszego elementu rurowego (78), utworzony pomiędzy ścianą zewnętrzną (80) a ścianą wewnętrzną (82) i, że w przestrzeni, zamkniętej przez ścianę wewnętrzną (2) jest umieszczony zasadniczo współosiowo do pierwszego elementu rurowego (78) trzeci element rurowy (72) jako drugi kanał doprowadzający (74) dla paliwa, a który rozciąga się ponad górnym końcem (79) pierwszego elementu rurowego (78) aż do najwyższego elementu tarczowego (68), przy czym górny koniec (71) trzeciego elementu rurowego (72) jest połączony na stałe z najwyższym elementem tarczowym (68).

17. Palnik według zastrz. 16, znamienny tym, że trzeci kanał pierścieniowy (94), utworzony pomiędzy ścianą wewnętrzną (82) pierwszego elementu rurowego, a ścianą trzeciego elementu rurowego (72), otwarty na osiowym górnym końcu (79) pierwszego elementu rurowego (78), jest przewidzianyjako drugi kanał doprowadzający (94) dla powietrza, połączony z przestrzenią zamkniętą przez elementy tarczowe (68, 30, 54, 36, 38, 56).

18. Palnik według zastrz. 16 lub 17, znamienny tym, że pierwszy element rurowy (78), drugi element rurowy (62) i trzeci element rurowy (72) razem tworzą lancę (16 z głowicą palnikową (20), umieszczoną na górnym końcu (18) lancy (16).

19. Palnik według zastrz. 18, znamienny tym, że głowica palnikowa (20) jest umieszczona w obszarze dolnej, trzeciej części szybu (12) pieca szybowego (10).

20. Sposób spalania wapienia za pomocą palnika, znamienny tym, że proporcje spalania palnika zmienia się przez zmiany efektywnego przekroju poprzecznego przepływu co najmniej

172 039 jednej szczeliny wylotowej dla powietrza, sąsiadującej z co najmniej jedną szczeliną, wylotową dla paliwa, w celu dopasowania do stosowanych różnych paliw.

21 ινοΑΙιιπ zurtr-, 2(3 .fn-^mienny firm ·7(* iolm nqlpyfi ctncuip cie nlei nnałnAVA7 7

X, 1 . łłVUlU£, Łziiłłl±lłVilŁIJ ŁJ 2-⁷ vŁ*.l » vxxwj 2 szeregu gazu ziemnego, gazu ciekłego, gazu odlotowego z rafinerii lub bogate w energię ciekłe materiały odpadkowe lub ich mieszaniny.

22. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że jako paliwo stosuje się pył węglowy, pył koksowy, di-amidek wapnia lub organiczne produkty zawierające osady ściekowe.

23. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że część gazu odlotowego z pieca po schłodzeniu lub ogrzaniu do temperatury, korzystnie od 50 do 300°C, stosuje się jako gaz nośny dla stałego i/lub ciekłego paliwa.

24. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że gaz obojętny lub powietrze ogrzewa się korzystnie do temperatury od 50 do 300°C i stosuje jako gaz nośny dla stałego i/lub ciekłego paliwa.