AT399384B - Heissgaserzeuger - Google Patents

Description

AT 399 384 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen Heißgaserzeuger, mit einer stehend angeordneten, im Deckenbereich brennerbestückten Brennkammer, einer parallel zu und seitlich versetzt neben der Brennkammer verlaufenden, eine Sekundärluftzufuhreinrichtung aufweisenden und in einen Heißgasabzug mündenden Nachbrennkammer und einem Brenn- und Nachbrennkammer miteinander verbindenden Flammraum. 5 Heißgase werden zur Durchführung verschiedenster wärmetechnischer Verfahren und für verschiedenste Heizzwecke, beispielsweise zum Beheizen von Pyrolysereaktoren od. dgl. verwendet, wobei die bekannten Heißgaserzeuger praktisch ausschließlich mit gas- und/oder ölbeaufschlagbaren Brennern arbeiten und die Brennkammer, der Flammraum und die Nachbrennkammer koaxial hintereinandergereiht sind. Diese Heißgaserzeuger sind daher aufwendig und platzraubend gebaut und auf den Einsatz von teuren flüssigen io oder gasförmigen Brennstoffen angewiesen.

Gemäß der EP-A 0 159 492 gibt es auch bereits Feuerungsanlagen mit einer zur stehenden Brennkammer parallelen, über einen unteren Flammraum an die Brennkammer angeschlossenen Nachbrennkammer, wobei die Brennkammer deckenseitige Brenner und die Nachbrennkammer Sekundärlufteinrichtungen aufweisen, doch sind diese Feuerungsanlagen als Energiequelle für Wärmekraftwerke geeignet, nicht aber 15 als Heizgaslieferanten für Pyrolysereaktoren, wozu die aufgezeigten Möglichkeiten der Entstaubung und Entaschung vollkommen unzureichend wären. Auch der Großaufwand dieser Feuerungsanlagen widerspricht deren Anwendung zum Beheizen von Pyrolysereaktoren od. dgl. Kleinanlagen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und einen Heißgaserzeuger der eingangs geschilderten Art zu schaffen, der den Einsatz sowohl von Gas oder Öl als auch fester 20 Brennstoffe ermöglicht und vor allem eine platzsparende, einfache Bauweise mit sich bringt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Brennkammer in an sich bekannter Weise mit einem gas- und/oder ölbeaufschlagbaren deckenseitigen Brenner und mit einem zusätzlichen Brennstoffeinlaß für eine Kohlenstaubbeschickung od. dgl. ausgestattet ist, daß der Flammraum eine sich zwischen Brenn- und Nachbrennkammer erstreckende Umlenkwand aufweist und im Bodenbereich einen Ascheabzug besitzt und 25 daß die Nachbrennkammer im Anschlußbereich zum Flammraum mit der Sekundärluftzufuhreinrichtung versehen ist und über eine Strömungsumlenkung in den Heißgasabzug mündet. Durch den zusätzlichen Brennstoffeinlaß läßt sich Kohlenstaub, Koksstaub oder ein anderer rieselfähiger Brennstoff zur Heißgaserzeugung nutzen, wobei der Brenner beim Anfeuern, aber auch beim ständigen Betrieb erforderlichenfalls als Zünd- und Stützbrenner mitlaufen kann. Der Seitenversatz zwischen Brenn- und Nachbrennkammer erlaubt 30 es, die durch das axiale Hintereinanderreihen entstehende große Baulänge zu vermeiden und zu einem kompakten Konstruktionskonzept zu gelangen. Er ergibt dabei auch den für den Flammraum erforderlichen Abstand zwischen Brenn- und Nachbrennkammer und durch die versatzbedingte Umlenkung erfolgt außerdem eine Ascheabscheidung, wobei die abgeschiedenen Ascheteile u. dgl. wegen der hohen Temperaturen schmelzen und im flüssigen Zustand durch den Ascheabzug bodenseitig abgezogen werden 35 können. Die sich zwischen Brenn- und Nachbrennkammer erstreckende Umlenkwand zwingt die Brenngase zu einem Ausweichen und verhindert ein direktes Oberströmen in die Nachbrennkammer, wodurch auch bei kleineren Abmessungen des Flammraumes für eine entsprechende Verweilzeit der Verbrennungsgase im Flammraum gesorgt wird, die Voraussetzung für eine ordnungsgemäße Verbrennung ist. Brennkammer und Nachbrennkammer werden außerdem gewissermaßen im Gegenstrom von den Heißgasen durchströmt, die 40 von der Nachbrennkammer aufgrund der Strömungsumlenkung wiederum mit gegensinniger Strömungsrichtung in den Heißgasabzug gelangen, so daß trotz entsprechend langer Strömungswege, die für die vollständige Verbrennung und die Ascheabscheidung notwendig sind, ein wärmetechnisch besonders wirkungsvoller, verlustarmer Heißgaserzeuger entsteht.

Ist der Brennstoffeinlaß mit einer zur Brennkammerachse hin führenden Abgieitrampe versehen, rieselt 45 der Brennstoffstaub unter gleichzeitiger seitlicher Verteilung direkt in die heiße Brennzone, so daß die Zündung und Verbrennung ohne Verzögerung erfolgt.

Nach einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung weist die Sekundärlufzufuhreinrichtung eine in die Nachbrennkammer hineinragende Luftlanze mit quer zur Nachbrennkammerachse gerichteten Ausblasdüsen auf, wobei vorzugsweise die Luftlanze aus einem Zuleitungsrohr besteht, in das innen radiale so Düsenrohre eingesetzt sind. Eine solche Luftlanze gewährleistet eine gute und gleichmäßige Sekundärluftverteilung über den Nachbrennkammerquerschnitt, so daß eine vollständige Nachverbrennung zu erwarten ist. Um dabei gebündelte Luftstrahlen mit verhältnismäßig großer Reichweite zu erhalten, gibt es in einem Zuleitungsrohr eingesetzte innere Düsenrohre, die für eine entsprechende Strahlbündelung sorgen und außerdem aufgrund der Luftströmung innerhalb des Zuleitungsrohres eine entsprechende Vorwärmung der 55 Sekundäriuft mit sich bringen.

Eine sehr einfache, kompakte und optisch ansprechende Konstruktion ergibt sich, wenn erfindungsgemäß ein Rotationskörper mit lotrechter Achse den Flammraum bildet, auf den zwei achsparallele zylindrische Turmaufsätze als Brennkammer und Nachbrennkammer aufgesetzt sind, wobei sich diese Konstruk- 2

Claims (5)

1. AT 399 384 B tion aus in der Energie- und Kesseltechnik üblichen Bauteilen, wie Rohrschüsse, Kesselböden usw., rationell zusammensetzen läßt. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines Ausführungsbeispieles rein schematisch veranschaulicht, und zwar zeigen Fig. 1 und 2 einen erfindungsgemäßen Heißgaserzeuger im Vertikalschnitt 5 nach der Linie l-l der Fig. 2 b2w. im Horizontalschnitt nach der Linie ll-ll der Fig. 1 und Fig. 3 einen Teil der Sekundärluftzufuhreinrichtung für die Nachbrennkammer dieses Heißgaserzeugers im Horizontalschnitt größeren Maßstabes. Ein Heißgaserzeuger 1 besteht aus einer Brennkamemr 2, eines Flammraum 3 und einer Nachbrennkammer 4, wobei ein Rotationskörper 3a mit lotrechter Achse den Flammraum 3 bildet und zwei io achsparallele zylindrische Turmaufsätze 2a, 4a als Brennkammer 2 und Nebenbrennkammer 4 nebeneinander auf diesen Rotationskörper 3a aufgesetzt sind. Die Brennkammer 2 ist mit einem obenliegenden Gas-und/oder Flüssigkeitsbrenner 5 ausgestattet und besitzt neben dem Brenner 5 einen zusätzlichen Brennstoffeinlaß 6 zur Beschickung der Brennkammer 2 mit Koks- oder Kohlenstaub. Eine dem Brennstoffeinlaß 6 nachgeordnete Abgleitrampe 7 sorgt bei der Koksstaubbeschickung für einen ordnungsgemäßen Brennstoff-75 eintrag in die heiße Brennzone der Brennkammer. Die stehende Brennkammer 2 geht gewissermaßen in einen liegenden Flammraum 3 über, der eine sich zwischen Brennkammer 2 und Nachbrennkammer 4 erstreckende Umlenkwand 8 aufweist und so ein direktes Überströmen der Brenngase aus der Brennkammer 2 in die Nachbrennkammer 4 verhindert. Es ergibt sich ein ausreichend langer Flammraum und eine entsprechende Brennzeit, die ein ordnungsgemä-20 ßes Verbrennen auch der staubförmigen Brennstoffe gewährleistet. Die UmLenkung aus der Brennkammer 2 in den Flammraum 3 und entlang der Umlenkwand 8 führt außerdem zu einer Abscheidung der entstehenden Asche, zu deren Austrag im Bodenbereich des Flammraumes 3 ein Aschenabzug 9 vorgesehen ist. Eine Öffnung 10 in der Umlenkwand 8 erlaubt es der sich auf Grund der hohen Temperaturen verflüssigenden Asche von beiden Flammraumteilen zum Aschenabzug 9 zu gelangen. 25 Aus dem Flammraum 3 strömen die Brenngase nach einer weiteren Umlenkung wieder in die stehende Nachbrennkammer 4, wobei eine Sekundäriuftzufuhreinrichtung 11 die für eine entsprechende Nachverbrennung erforderliche Luftzufuhr gewährleistet. Die Sekundäriuftzufuhreinrichtung 11 weist eine in die Nachbrennkammer 4 vorragende Luftlanze 12 mit quer zur Nachbrennkammerachse gerichteten Ausblasdüsen 13 auf, wobei die Luftlanze 12 aus einem endseitig geschlossenen Zuleitungsrohr 12a besteht, in dem 30 innen radiale Düsenrohre 13a eingesetzt sind, um einerseits einen weittragenden Luftstrahl zu erzeugen und anderseits durch die erzwungenen Zuströmwege zu den einzelnen Düsenrohren eine gute Luftvorwärmung sicherzustellen. Die Nachbrennkammer 4 mündet in einen Heißgasabzug 14, wobei dieser Heißgasabzug 14 durch eine axiale Trennwand 14a des Turmaufsatzes 4a von der Nachbrennkammer 4 abgeteilt ist und sich beim 35 Übergang zwischen Nachbrennkammer 4 und Heißgasabzug 14 einen 180grädige Umlenkung 15 ergibt, die nochmals für eine Abscheidung von Ascheteilchen u.dgl. sorgt. Um eine endgültige Reinigung der Heißgase zu erreichen, schließt an den Heißgasabzug 14 eine Abzugsleitung 16 an, die über einen Zyklonabscheider 17 führt. Um die Abscheidewirkung dieses Zyklonabscheiders 17 zu erhöhen und auch die Temperatur des hergestellten Heißgases zu beeinflussen, mündet zusätzlich zur Abzugsleitung 16 in den Zyklonabscheider 40 17 eine Zuluftleitung 18 etwa tangential ein, so daß die im Zyklon zirkulierende Luftmenge und damit die Wirbelgeschwindigkeit erhöht wird und durch das Zumischen eine Abkühlung der Heißgase erfolgt. Der erfindungsgemäße Heißgaserzeuger 1 zeichnet sich durch seine kompakte, platzsparende Bauweise, durch seinen Wirkungsgrad und seine Möglichkeit einer Koks- und Kohlenstaubbeschickung aus. 45 Patentansprüche 1. Heißgaserzeuger, mit einer stehend angeordneten, im Deckenbereich brennerbestückten Brennkammer, einer parallel zu und seitlich versetzt neben der Brennkammer verlaufenden, eine Sekundäriuftzufuhreinrichtung aufweisenden und in einen Heißgasabzug mündenden Nachbrennkammer und einem so Brenn- und Nachbrennkammer miteinander verbindenden Flammraum, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (2) in an sich bekannter Weise mit einem gas- und/oder Ölbeaufschlagbaren deckenseitigen Brenner (5) und mit einem zusätzlichen Brennstoffeinlaß (6) für eine Kohlenstaubbeschickung od. dgl. ausgestattet ist, daß der Flammraum (3) eine sich zwischen Brenn- und Nachbrennkammer (2, 4) erstreckende Umlenkwand (8) aufnimmt und im Bodenbereich einen Ascheabzug (9) 55 besitzt und daß die Nachbrennkammer (4) im Anschlußbereich zum Flammraum (3) mit der Sekundäriuftzufuhreinrichtung (11) versehen ist und über eine Strömungsumlenkung (15), in den Heißgasabzug (14) mündet. 3 AT 399 384 B
2. 2. Heißgaserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffeinlaß (6) mit einer in die Brennkammer (2) vorspringenden, zur Brennkammerachse hinführenden Abgleitrampe (7) versehen ist.
3. 3. Heißgaserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärluftzufuhreinrichtung (11) eine in die Nachbrennkammer (4) hineinragende Luftlanze (12) mit quer zur Nachbrennkammerachse gerichteten Ausblasdüsen (13) aufweist.
4. 4. Heißgaserzeuger nach Anspuch 3, dadurch gekennzeichnet, das die Luftlanze (12) aus einem Zuleitungsrohr (12a) besteht, in das innen radiale Düsenrohre (13a) eingesetzt sind. (Fig. 3)
5. 5. Heißgaserzeuger nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rotationskörper (3a) mit lotrechter Achse den Flammraum (3) bildet, auf den zwei achsparallele zylindrische Turmaufsätze (2a, 4a) als Brennkammer (2) und Nachbrennkammer (4) aufgesetzt sind. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 4