Rotary kiln burner technology for alternative fuel co-firing

摘要

Seit Einführung der Zementklinkerproduktion in Drehofenanlagen muss im Klinkerbrennprozess ein guter Wärmeübertrag von der Drehofenflamme auf das Brenngut erzielt werden. Basierend auf der Drehofentechnologie wurden Brenner für einen hocheffizienten Wärmeübertragungs-prozess von der Flamme auf das Brenngut entwickelt. Anlagenbetreiber stehen heute vor der Aufgabe, fossile Brennstoffe durch Mitverbrennung von Sekundärbrennstoffen in der Drehofenfeuerung zu substituieren. Es hat eine rasante Entwicklung in der Brennertechnologie gezielt auf die gleichzeitige Verbrennung von mehreren Brennstoffen mit unterschiedlichen Verbrennungscharakteristika stattgefunden. Konstruktionsbedingt kann die Brennerluft nur aus einem einzigen Luftstrom bestehen oder kann auf mehrere Luftströme aufgeteilt sein. Die Kohle kann entweder innerhalb oder außerhalb des Flammendrall erzeugenden Luftstroms der Feuerung zugegeben werden. Grobe und stückige Brennstoffe, die aus Industrie- und Gewerberückständen sowie aus Siedlungsabfällen gewonnen werden, werden mittels einer Wirbelluft intensiv mit der Verbrennungsluft vermischt. Die Einstellung der Drehofenfeuerung auf die unterschiedlichen Brennstoffeigenschaften und deren Verbrennungsverhalten ist eine herausfordernde Aufgabe. Die Brennerhersteller entwickelten verschiedene Konzepte für Drehofenbrenner, um den Anlagenbetreibern ein hochflexibles Feuerungssystem für den gleichzeitigen Einsatz mehrerer Brennstoffe bereitzustellen.%Since establishing rotary kiln firing systems for cement clinker production, a suitable and high-efficient heat transfer process from the rotary kiln flame to the kiln feed has to be achieved in clinker processing. Based on rotary kiln technology, burners were developed for the necessary heat transfer from the flame to the kiln feed. Today, plant operators are confronted with the need to substitute fossil-based fuels by co-firing alternative fuels in rotary kiln firing systems. A fast development in burner technology has been taking place concerning the firing of multiple fuels with different combustion characteristics simultaneously. Differing concepts of burner designs for such multi-fuel burners suit the requirements of the clinker burning process. Depending on the technical design, burner air consists of a single air stream or may be split into several air streams. The coal can be fed inside or outside of the flame-twist generating air stream into the flame. Coarse and lumpy fuels retrieved from industry, commerce or municipal residues are mixed thoroughly with combustion air by swirl air. The control of rotary kiln firing systems taking into account varying fuel properties and combustion characteristics is a challenging task. Burner suppliers therefore developed various designs for rotary kiln burners providing the operators with highly flexible firing systems for the simultaneous use of multiple fuels.