DD156630A1 - Anordnung zur drallverstellung der zweitluft bei wirbelbrennern - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung ist einsetzbar zur Drallverstellung der Zweitluft bei Wirbelbrennern in vorwiegend kohlenstaubgefeuerten Dampferzeugern von Kraftwerken oder in Kohlenstaubgefeuerten Industrieoefen und ermoeglicht entgegen der bisher ausgeuebten Praxis ueber eine Drallregulierung der Zustroemluft eine bewusste Beeinflussung des Wirkungsgrades des Dampferzeugers.

Description

1« Erfindungsbeschreibung Titel

Anordnung zur Darstellung der Zweitluft bei Wirbel brennern

Die Anordnung zur Drallverstellung der Zweitluft bei Wirbelbrennern ist anwendbar bei kohlenstaubgefeuerten Dampferzeugern in Kraftwerken oder kohlenstaubgefeuerten Industrieöfen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Heueste Untersuchungen ergaben, daß die Vorteile des Wirbelbrennerprinzips ~ wesentlich verbesserte Zündstabilität und intensivere Verbrennung - auch für ballasthaltige Rohbraunkohlen genutzt werden können, wenn ein doppeltkonzentrischer Brenner verwendet wird, in dessen Kernrohr Trockurigsgas ~ Brüden - Kohlenstaub Gemisch unverdrallt eingeblasen wird» Die im äußeren Ring strömende Zweitluft wird verdrallt.

Als grundsätzliche konstruktive Lösungen für die Drall erzeugung des Sekundärluftstromes sind bekannt /1/

- die Verwendung eines tangentialen Einlaufes an einer oder mehreren Stellen des Umfangs

- die Verwendung von radialen oder axialen Leitschaufeln«,

F&r die Umrü*stung von Großdampferzeugern in Kraftwerken auf Wirbelbrenner sind unter gegenwärtigen technischökonomischen Aspekten einfache tangentiale Einlaufe vorgesehen unter zusätzlicher Verwendung axialer Leitschaufeln und der Einsatz von Anordnungen zur D_rallstellung, die aus technischer Sicht nicht kompliziert sind.

Bei den bekannten Konstruktionen handelt es sich um starre Anordnungen mit festliegendem Abströmwinkel der Zweitluft.

Die Flammenausbildung an einem doppelkonzentrischen Brenner mit festliegendem Verhältnis der Querschnitte für Trägergas - Staubgemischstrom und Sekundärluftstrom hängt im wesentlichen ab von

- dem Abströmwinkel der Zweitluft

- dem Massestromverhältnis Gemisch zu Zweitluft ~ der Brennstaubqualität (Ballastgehalt)

- der Brennstaubkonzentration im Gemisch

Hohe Manövrierfähigkeit als Anforderung an die Dampferzeugeranlage beinhaltet vor allem die Teillastfahrweise in einem großen Regelbereich. Der im wesentlichen

vom Luftverhältnis beeinflußte Wirkungsgrad des Dampferzeugers kann bei Teillast nur durch entsprechende Drosselung der'Verbrennungsluftmenge ausreichend große bleiben» Diese Änderung des Masseverhältnisses zwischen Sekundärluft und Trägergas - Staub - Gemisch sowie die Absenkung der Brennstaubkonzentration im Gemisch bei der Teillastfahrweise von Rohbraunkohlenstaubfeuerungen mit drehzahlkonstanten Ventilatorinühlen kann zu einer wesentlichen Verschlechterung der Flammenstabilität führen« Die negative Wirkung der Drosselung der Sekun» därluftmenge kann aber durch eine Erhöhung des Dralls kompensiert werden,,

Weiterhin erfordert jede Brennstoffqualität, die in erster Linie vom Wassergehalt des Staubes bestimmt wird, z. T«, unterschiedliche Drallgrade, d_oh. andere Abströmwinkel der Sekundärluft«, Bei einem Brennstoffwechsel infolge Grubenwechselj Mehrgrubenbekohlung oder kurzzeitigeren Qualitätsschwankungen kann eine Dralländerung notwendig werden, um die Flaminenstabilität zu gewährleisten_e Bei starrer Konstruktion ist dies nur durch Umbauten möglich«.

Beide Beispiele sind für die Betriebssituation an Dampferzeugern der Kraftwerke kennzeichnend,

Da ungenau eingestellte Wirbelbrenner zu schlechteren Terbrenhungsverhältnissen führen als herkömmliche Plachschlitzbrenner, ist eine Drallstellbarkeit grundsätzlich vorteilhaft, um die Notwendigkeit des Heizöleinsatzes zur Stützfeuerung mit großer Sicherheit auszuschließen.

Wirbelbrenner mit regelbaren Drallerzeugern sind bekannt. Hierzu gehören folgende Ausführungsmöglichkeiten.

- Eine Verstellung axialer Leitschaufeln ist wegen Abdichtungsproblemen praktisch konstruktiv nicht ausführbar /1/

- Die Verstellung von radialen Leitschaufeln ist möglich.¹ Ebenso wurde for eine Versuchsanlage nach /2/ eine Konstruktion verwendet, bei der die Sekundärluft durch Kanäle einströmt, die radial bzw. tangential angeordnet sind. Durch eine Verstellung wird eine gleichzeitige Änderung der radialen und tangentialen Stromungsquerschnitte vorgenommen. Hieraus resultiert der unterschiedliche Drall.

Diese Anordnungen radialer Leiteinrichtungen sind grundsätzlich sehr platzintensiv. Sie erfordern große Durchmesser und sind bei den dicht benachbart angeordneten Wirbeibrennern bei Umrüstung der vorhandenen Dampferzeugern deshalb nicht anwendbar,

- Verwendung eines zusätzlichen axialen Luftzutrittes neben dem tangentialen. Der Drall wird durch unterschiedlich eingestellte axiale und tangentiale Luftanteile verändert /2/.

Diese Variante hat den lachteil, daß eine zusätzliche Luftleitung für den Axialluft strom zu jedem Brenner erforderlich ist und je Brenner zusätzlich noch 2 Drosseleinrichtungen für den axialen und für den tangentialen Teilstrom benötigt werden.

_Zi£]^der_Erfindun2

Pur die Rohbraunkohlenstaubfeuerung mit Ventilatormahlen soll für die Einbauverhältnisse von Wirbelbrennern an Großdampferzeugern eine technisch unkomplizierte, nachröstbare Anordnung zur Dralländerung der Zweitluft beschrieben werden, die

- keinen zusätzlichen Platz in Anspruch nimmt

- durch Flammenstrahlung bei ungekühlten Brenner nicht beschädigt werden kann

» im Aufbau robust und so einfach wie möglich ist

- in einer Vorrichtung gleichzeitig die Absperrung eines Brenners erlaubt.

Entgegen bisher geiibter Praxis ist es Aufgabe, eine Drallverstellung während des Betriebes an Wirbelbrennern für die unter dem Ziel der Erfindung genannten charakteristischen Merlanale zu ermöglichen*

Ausfuhrungsbeispiel

Aus Gründen der Heizölsubstitution ist ein Dampferzeuger mittlerer Größe, etwa für einen 100 MW-Kraftwerkablocks ^von herkömmlichen Plachschlitzbrennern auf ?/ir~ belbrenner umzustellen.

Eine derartige Rekonstruktion ist nach bisher geiibter Praxis sehr aufwendig, und es besteht daher das er~ findungsgemäße Bestrebens

- Axiale Leitschaufeln dicht vor der Brennermiindung entfallen und können damit auch nicht der Zerstörung durch Wärmeeinstrahlung bei abgeschaltetem Brenner unterliegen,

- Die tangentiale Einströmung wird durch die Anordnung (Schieber 3) realisiert. Die Luftleistung kann direkt ohne Spiraleinlauf in das Brennrohr münden.

- Als Konstruktionselemente werden nur einfache, fertigungsgtinstige Formen verwendet«, Bei richtig bemessenem Spiel ist fie Punktion des Brenners auch ohne zusätzliche Abdichtung des Schiebers 3 gegenüber dem Einlauf 1 und dem äußeren Brennrohr gewährleistet. Die Verdrehung dea Schiebers kann langsam erfolgen und ist nur in einem kleinen Winkelbereich notwendig. Eine einfache Gleitlagerung unter Berücksichtigung der Wärmedehnungen ist ausreichend.

- Für die separate luftseitige Absperrung einzelner Wirbelbrenner ist keine zusätzliche Drosselvorrichtung erforderlich.

Sollen, bedingt durch die zu erwartende Brennstoffqualität vorwiegend hoher Drall zur Anwendung kommen, d, h. daher Drall bei gleichzeitiger|großer Luftmenge (Großer Drall bereits bei Vollast), so ist die Lufteinbindung entweder an zwei gegenüberliegenden Stellen des Umfanges gleichzeitig möglich, wobei dann die beiden Schieber 3 aus einem Teil bestehen sollten (Figur 2), oder die Lufteinbindung 1 wird ebenfalls tangential angesetzt, aber schmaler in der Breite und dafür entsprechend langer in der Tiefe ausgeführt. Die Funktion der erfindungsgemäßen Lösung konnte an Versuchsanlage nachgewiesen werden.

/1/ Günther, R, ϊ Verbrennung und Feuerungen

Springer-Verlag Berlin/Heidelberg/¥ew York 1974

/2/ van Hemden, L_e ϊ Darstellung einiger Ergebnisoe u, a* von Kohlenstaub-Drallflammen im

Hinblick auf Prägen der Modellierung VDI-Beriohte Έτ_β 179, 1972

Claims (3)

1. II« Erf indungsansprtich .

   1. Anordnung zur Drallverstellung der Zweitluft bei Wirbelbrennern gekennzeichnet dadurch, daß an der Miindungsgrenze einer Zuströmleitung in den äußeren Ring des Brenners 1 ein entsprechend dein äußeren Brennerdurchmesser gekrümmter und in seiner flächenhaften Dimensionierung der Querschnittsfläche einer Zuströmleitung äquivalenter Schieber (3) radial drehbar angeordnet ist.
2. 2. Anordnung nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß der Schieber (3) kontinuierlich ausgehend von der Mndungsgrenze C einer Zuströmleitung bündig deren Querschnitt hinweg zur Mndungsgrenze D drehbar bewegt wird*
3. 3. Anordnung zur Drallverstellung der Zweitluft bei Wirbelbrennern gekennzeichnet dadurch, daß bei tangential gegeneinander versetzten Zusfrömleitungen eine Kopplung der Schieber Qber einen gemäß Figur 2 angeordneten Befestigungsring erfolgt, der in seiner Geschlossenheit von der Mündungsgrenze C nach D bewegt wird.

   Hierzu ^ Seiten Zeichnungen