用于改善回转窑中副燃料的燃烧的方法和设备以及用于使用燃烧器组件改装回转窑的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于例如用于水泥制造的回转窑的领域。
【背景技术】
[0002]回转窑可以是特别大型的设施，通常窑或炉子的长度大于50m。
[0003]可以使用不同燃料来加热窑。
[0004]一般而言，回转窑具有用于诸如油、气和粉煤之类的主燃料的至少一个主燃烧器。可以提供添加其它燃料一一即所谓的副燃料一一的选择。作为副燃料，可以考虑许多材料，包括废塑料、纺织废料、旧轮胎等。这些副燃料通常作为小颗粒、碎肩或碎片通过压缩空气供给。通常，副燃料具有比主燃料低的热值。因此，它的完全燃烧通常需要另外的措施，特别是为了防止或减少污染物的排放。
[0005]回转窑的基本结构例如被记载在EP O 866 295 Al中。该申请提出通过使用氧气喷枪供给液氧来改善燃烧。
[0006]同样，回转窑的基本结构例如被记载在EP I 065 461 BI中。其中还提出了通过添加氧来改善副燃料的燃烧。
[0007]在US 6 318 278 BI中，描述的回转窑的构造同本发明。该文献还显示了在后内部燃烧区域中使用氧气喷枪，其中还考虑了保持与主燃烧器的方向成一定角度的供氧。
[0008]EP O 726 437 Al涉及回转窑中的不同氧气喷枪，其中氧气喷枪之一被导入燃烧器组件的中心。然而，在此未涵盖副燃料的使用。
【发明内容】
[0009]本发明的目标是优选通过利用典型燃烧器组件的可行方案来改善回转窑中的副燃料的燃烧，特别是为了减少一氧化碳的排放而不由此使诸如氮氧化物之类的其它不期望的污染物的排放增加到规定极限之上。
[0010]为了实现该目标，采用根据权利要求13的方法和根据权利要求5的设备。可单独或相结合地使用的有利实施例在相应从属权利要求中公开。
[0011]根据本发明，改善供给到回转窑的副燃料的第一流的燃烧的方法——其中回转窑燃烧器组件优选具有圆柱形燃烧器组件，带有几何中心轴线、被设计成供给主燃料的主燃烧器组件和用于各种介质的多个给送通道，所述通道之一被设计成例如以压缩空气流中的颗粒或碎肩形式供给副燃料一一的特征在于，用于富氧气体、特别是氧气或富氧液体、尤其是液氧的管状氧气喷枪具有配置在其给送端的倾斜喷嘴，并位于燃烧器组件的给送通道中或给送通道上，其中氧气喷枪定位成从喷嘴出来的氧形成朝向第一流并冲击或撞击第一流的第二流。
[0012]氧气喷枪优选地安装或定位在燃烧器组件的所述给送通道中(S卩，内部)。对于这种实施例，氧气喷枪还可从燃烧器的后端(即，从远离炉子内部的冷侧)接近。
[0013]然而，还可以将所述氧气喷枪安装在所述通道上，即通道的位于燃烧器热侧(即朝炉子内部)的末端上。在后一种情况下，氧气喷枪可以特别短，或甚至可以基本由这种倾斜喷嘴组成。
[0014]所使用的氧气具有技术上可行的纯度和浓度。同样，液氧也可具有工业上可行的纯度。
[0015]在本文中:
[0016]?“富氧气体”指的是氧(02)含量介于50%与100%体积含量之间、优选介于80%与100%体积含量之间的气体；
[0017]?“氧气”指的是氧(02)含量介于90%与100%体积含量之间、优选介于95%与100%体积含量之间且更优选介于99%与100%体积含量之间、优选介于80%与100%体积含量之间的气体；
[0018].“富氧液体”指的是氧(02)含量介于50%与100%体积含量之间的液体；
[0019]?“液氧”指的是氧(02)含量介于90%与100%体积含量之间、优选介于95%与100%体积含量之间且更优选地介于99%与100%体积含量之间的液体；
[0020].两股流体流在流的取向为这样时被说成是彼此冲击或撞击，即它们成一定角度朝向彼此定向成使得两股流在它们各自的喷射位置下游的一位置处交汇；
[0021]?“弯曲喷嘴”与“倾斜喷嘴”同义且指的是这样的喷嘴:其在枪的给送端定位成沿一喷射方向(该喷射方向与位于喷嘴上游的枪的轴向、也就是与几何中心轴线形成非零角度)引导流体流。
[0022]燃烧器组件通常在回转窑的一个纵向端如此地定位:通常使得燃烧器组件的几何中心轴线与回转窑的纵向轴线重合。燃烧气体通常在与燃烧器组件相对的纵向端处从窑排出。
[0023]一般而言，副燃料在主燃烧器上方或在主燃烧器的上部区域中供给到回转窑，使得副燃料通过主燃烧器的主燃料火焰的上升热点燃并利用周围的氧燃烧。
[0024]实验表明，在副燃料的点燃之前或期间已经专门地向副燃料的第一流供氧可以显著改善其燃烧。如果氧或富氧流体的第二流遭遇或冲击副燃料的第一流，则在副燃料的随后燃烧中产生比在这两股流之间没有这种冲击的情况下少得多的一氧化碳。
[0025]对于本发明，由氧气喷枪供给的氧或富氧流体可以比对于回转窑中的非定向氧给送有效得多地使用。
[0026]应当指出的是，用于大型回转窑的典型燃烧器组件自身可具有约1m的长度。因此不存在将氧气喷枪布置成倾斜于主流动方向(其通常与燃烧器组件的几何中心轴线重合)倾斜或倾斜于副燃料(第一流)的流动方向延伸而不对设施或组件作出显著改变的实用方式。
[0027]根据本发明，氧气喷枪经给送通道导入之中，典型的燃烧器组件会具有若干给送通道，但在窑的给定操作状态下不使用给送通道。这种给送通道例如可平行于燃烧器组件的几何轴线。位于氧气喷枪的给送端的弯曲或倾斜喷嘴沿期望方向引导(氧或富氧流体的)第二流。
[0028]当使用副燃料时，主燃烧器继续使用主燃料工作，其中主燃料的所述燃烧在回转窑的进一步操作中支持或促进副燃料的完全燃烧。
[0029]—般而言，为了实现本发明的目标，以氧气喷枪及其倾斜喷嘴相对于用于副燃料的给送通道的正确旋转角度将氧气喷枪插入可用的给送通道中(或将氧气喷枪安装在所述给送通道上)、实现第二流相对于第一流的正确取向并由此实现第二流与第一流之间的冲击即可。
[0030]特别地，在几何上困难的状态下以及对于回转窑中可能的旋流，仍然有用的是测量排气中非期望成分、特别是一氧化碳的量，并通过精确调整的方式来旋转氧气喷枪和/或修改氧的供应以实现所述非期望成分的最低排放或至少对于排气中的全部各种非期望成分而言可接受的值。实际上，许多国家对此类排放规定了最大值。这允许即使对于窑内的复杂流动状态也可以实现特别清洁的燃烧。这种精确调整在氧气喷枪安装在给送通道内部时最容易实现。
[0031]该方法优选配置成使得:第二流在离燃烧器组件一距离处冲击或撞击第一流，该距离对应于低于窑内部长度的10%、优选低于窑内部长度的4%。
[0032]例如，在如上所述的大型设施的情况下，该方法优选配置成使得:第二流在离开燃烧器之后在不足5m内、优选在不足2m内撞击第一流。这样，使得来自氧气喷枪的氧不会主要用来升高在回转窑中更下游发生的主燃料燃烧期间的温度(这会引起一氧化氮的产量增加)，而是主要用来促进副燃料的燃烧。
[0033]由氧气喷枪供给的氧还可以用来实现轻微的超化学计量比，即氧相对于炉子中的燃料的过剩，以实现沿回转窑长度所有燃料(主燃料和副燃料)的可能的最完全的燃烧。
[0034]还公开了用于改善作为第一流供给到回转窑的副燃料的燃烧的根据本发明的装置。该回转窑具有燃烧器组件，该燃烧器组件包括用于主燃料的主燃烧器和用于各种介质的多个给送通道，所述给送通道之一一一称为副燃料通道一一是用于例如以压缩空气流中的颗粒或碎肩供给副燃料的第一流的给送通道。该装置或设备的特征在于，用于富氧气体、特别是氧气或用于富氧液体、尤其是液氧的管状氧气喷枪位于另一个所述给送通道一一称为氧通道一一中。所述氧气喷枪具有布置在其给送端的弯曲或倾斜喷嘴。从喷嘴出来的富氧气体或液体形成第二流。氧气喷枪的倾斜喷嘴定位成使得:在回转窑工作期间，所述富氧气体或液体的第二流冲击由副燃料通道供给的副燃料的第一流。氧气喷枪的倾斜喷嘴因此精确地定位成使得它朝用于副燃料的第一给送通道转向。
[0035]为了有利于喷嘴沿正确位置的取向，氧气喷枪优选具有用于指示倾斜喷嘴在回转窑内部的方向/取向的装置(角位置指示器)。氧气喷枪优选具有当枪位于氧通道中时在燃烧器组件的后部或后端突出的角位置指示器。这例如可以是位于氧气喷枪外侧并与倾斜喷嘴对齐的标记或方向箭头