CH658508A5 - Verfahren zur erzeugung einer rotierenden brennstaubflamme und brennstaub-brenner zur durchfuehrung des verfahrens. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer rotierenden Brennstaubflamme in stark gekühlten Brennkammern industrieller Wärmeerzeugungsanlagen, vorzugsweise in Kleindampferzeugern und einen Brennstaub-Bren-ner zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer stabilen Kohlenstaubflamme in engen Brennkammern mit kurzem Brennweg, was gleichbedeutend mit kurzer Brennzeit ist, die Reaktionstemperatur durch Zündhilfen in Form von aufgeheizten Auskleidungen, Brücken, Schächten, Vorschalteinrichtungen usw. aufrecht zu erhalten (siehe diesbezüglich die DE-OS 2 733 519).

Die daraus resultierenden Nachteile bestehen darin, dass teure und verschleissgefährdete Vorschalteinrichtungen und/ oder zusätzliche Einbauten im Brennraum erforderlich sind, die eine Anwendung der Kohlenstaubbefeuerung besonders bei Flammrohr-Dampferzeugern kleiner Leistung nicht bzw. nur mit hohen Kosten erlauben.

Andererseits sind Brenner und Verfahren zur Erzeugung rotierender Flammen für enge und stark gekühlte Brennräume allgemein bekannt, die aber nur mit gasförmigen und flüssigen Brennstoffen betrieben werden.

Die Erfindung hat das Ziel, das Einsatzgebiet fester Brennstoffe auf solche industrielle Wärmeerzeugungsanlagen, insbesondere auf Flammrohr-Dampferzeuger, die bisher der Heizöl- und Gasbefeuerung vorbehalten sind, zu erweitern, insbesondere aber Heizöl und Heizgase in bestehenden Wärmeerzeugungsanlagen durch staubförmige feste Brennstoffe zu substituieren.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Erzeugung von rotierenden Brennstaub-Flammen mit hohen Reaktionsraten und kleinen Ausbrandzeiten für enge und stark gekühlte Brennräume unter Verwendung unterschiedlichster Brennstoffstäube, sowie einen Brenner zur Durchführung des Verfahrens, vorzuschlagen. Unter unterschiedlichen Brennstoffstäuben sollen insbesondere die in ihrem Verhalten sehr unterschiedlichen brennbaren Stäube aus Braunkohle, Steinkohle, Koks eingeschlossen sein. Dazu gehören aber auch alle anderen brennbaren Stäube, die kohlenstaubähnliche Eigenschaften bei der Verbrennung aufweisen.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe nach den Patentansprüchen 1 und 3 gelöst. Dem Brennraum wird Verbrennungsluft bei Umgebungstemperatur gleichzeitig sowohl durch einen axialen, vor Eintritt in den Brenner mit Brennstaub aus beliebigem festem Brennstoff, dessen Feuchtigkeitsgehalt bis zur Grenze der Transportierbarkeit und dessen Korngrösse bis Grobkorn betragen kann, beladenen Primärluftstrom, als auch tangentiale Sekundärluft zugeführt wird. Dabei bildet sich eine innere Rezirkulationszone und es entsteht eine kurze und gleichmässig rotierende Flamme hoher Strahlungsintensität. Die Verbrennung wird ausser dem Zündinitial ohne Stützfeuerung betrieben, und die Wärmeleistung der Flamme ist durch Änderung der Geschwindigkeit und/oder Brennstaubbeladung des Primärluft-Brenn-staub-Gemisches in weiten Grenzen regelbar.

Der Brenner besteht aus einem inneren Rohr ohne Einbauten für das Primärluft-Brennstaub-Gemisch und einem dieses Rohr einschliessenden Ringkanal mit einer Verjüngung und einem Luftleitapparat für Sekundärluft, dem sich zur Brennkammer hin ein Diffusor anschliesst. Am Ringkanal ist zuströmseitig ein Stutzen mit einer Drossel angebracht.

Der Leitapparat ist zweckmässig mit Einbauten zur tangentialen Luftführung unter einem spitzen Winkel zur Austrittsebene versehen. Vorteilhaft ist der Brenner mit einem Befestigungsflansch versehen, mittels welchem er nachträglich am Brennraum eines vorhandenen Dampferzeugers anstelle eines Öl- oder Gasbrenners angebracht werden kann.

Dem Brenner wird über eine erste Rohrleitung ein Pri-märluft-Brennstaub-Gemisch, und über eine weitere Leitung Sekundärluft zugeführt. Die Sekundärluft tritt durch die Leiteinrichtungen des Leitapparates tangential mit hoher Geschwindigkeit in den Verbrennungsraum ein und bewirkt eine rotierende Strömung mit ausgeprägter innerer Rezirkulationszone, wodurch eine intensive Durchmischung, von Brennstoff und Verbrennungsluft entsteht. Dadurch kann die Reaktionsrate der Verbrennung erhöht werden, wodurch eine kompakte rotierende Kohlenstaubflamme mit hoher Energiedichte und kurzen Abbrandzeiten entsteht.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel gemäss der beiliegenden Zeichnung erläutert.

Im Inneren des Brenners befindet sich ein Rohr 1 zur Zuführung eines Primärluft-Brennstaub-Gemisches, welches durch nicht dargestellte Mittel aufbereitet wird.

Über einen das Rohr 1 umgebenden Ringkanal 2 wird Sekundärluft durch eine Verjüngung 3 einem Leitapparat 4 zugeführt. Die Luftströmung wird im Leitapparat 4 tangential orientiert und verlässt diesen über einen Diffusor 5, von wo sie in einen nicht gezeigten Brennraum gelangt.

Sowohl der Eintritt der Sekundärluft in den Leitapparat 4 als auch der tangentiale Sekundärluftaustritt aus dem Leitapparat 4, weiter der Primärluftaustritt aus dem inneren Rohr 1 und ferner der Diffusoreintritt liegen in der gleichen Ebene. Von Bedeutung ist, dass die Verjüngung 3 des äusseren Ringkanals 2 bis zum Eintritt in den Luftleitapparat 4 reicht.

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Mit Hilfe einer Drossel 6 erfolgt die Regelung der zuströmenden Sekundärluftmenge. Das Rohr 1 ist mit einem Flansch 8 am Ringkanal 2 befestigt. Der gesamte Brenner wird mit einem Befestigungsflansch 7 vor dem Verbrennungsraum eines nicht dargestellten, an sich bekannten 5 Dampferzeugers befestigt.

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Mit dem beschriebenen Brenner ist es möglich, in industriellen Wärmeerzeugungsanlagen kleiner Leistung staubförmigen Brennstoff im automatischen Betrieb einzusetzen. Von besonderem Vorteil ist es, dass solche Wärmeerzeugungsanlagen nachträglich von Öl- oder Heizgasfeuerung auf staubförmigen Brennstoff umgestellt werden können.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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1. Verfahren zur Erzeugung einer rotierenden Brennstaubflamme insbesondere in Flammenrohrdampferzeuger, dadurch gekennzeichnet, dass einem Brennraum ein Primär-luft-Brennstaub-Gemisch bei Umgebungstemperatur in der Form einer axialen Strömung, sowie eine tangential gerichtete Sekundärluftströmung so zugeführt wird, dass sich dadurch eine kurze und gleichmässige rotierende Flamme hoher Strahlungsintensität mit innerer Rezirkulationszone bildet, wobei die Wärmeleistung der Flamme durch Änderung der Geschwindigkeit und/oder der Brennstaubbeladung des Primärluft-Brennstaub-Gemisches regelbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Feuchtigkeitsgehalt des Brennstaubes bei der Grenze der Transportierbarkeit, und die maximale Korngrösse bei Grobkorn liegt.

3. Brennstaub-Brenner zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein inneres Rohr (1) für das Primärluft-Brennstaub-Gemisch, einen das innere Rohr (1) umschliessenden Ringkanal (2) mit einer austritts-seitigen Verjüngung (3), einen dieser Verjüngung nachgeschalteten Luftleitapparat (4) für die Zufuhr der Sekundärluft, und einen auf der Austrittsseite des Brenners angeordneten Diffusor (5), wobei der Ringkanal (2) zuströmseitig mit einem Sekundärluftzutrittsstutzen mit einer Drossel (6) für die Regulierung der Sekundärluftmenge versehen ist.

4. Brennstaub-Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftleitapparat (4) Einbauten zur tangentialen Luftführung unter einem spitzen Winkel zur diffusorseitigen Austrittsebene besitzt.

5. Brennstaub-Brenner nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen austrittsseitig angeordneten Befestigungsflansch (7) für die Montage des Brenners vor dem Brennraum eines Dampferzeugers.