DD209246A1

DD209246A1 - Kohlenstaubzuendbrennkammer

Info

Publication number: DD209246A1
Application number: DD24287182A
Authority: DD
Inventors: Gerhard Guetter; Siegfried Homilius; Horst Kaffka; Axel Rademacher; Heinz-Dieter Teller; Joachim Wrana
Original assignee: Gerhard Guetter; Siegfried Homilius; Horst Kaffka; Axel Rademacher; Teller Heinz Dieter; Joachim Wrana
Priority date: 1982-08-30
Filing date: 1982-08-30
Publication date: 1984-04-25
Also published as: DD209246B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine brennstaubbetriebene Einrichtung zur Zuendung und/oder Stuetzfeuerung von Hauptkohlenstaubbrennern in grossen Dampferzeugern. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, einen in jeder Betriebsphase des Dampferzeugers sicheren und zuverlaesslichen Betrieb ausschliesslich mit Kohlenstaub zu ermoeglichen. Die Kohlenstaubzuendbrennkammer ist so dimensioniert, dass das Brennrohr nur die erste Phase der Verbrennung, d.h. die heisse Zuendzone der Kohlenstaubflamme, einschliesst. Der sich einstellende Flammenstrahl kann bei Bedarf ueber entsprechende Nachbrenner mit Druckluft oder Druckluft und Kohlenstaub angereichert werden.

Description

Titel der Erfindung Kohlenstaubzündbrennkammer

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich, auf eine brennstaubbetriebene Einrichtung zur Zündung und/οder Stützfeuerung von Hauptkohlenstaubbrennern in großen Dampferzeugern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Beim Anfahren eines kohlenstaubgefeuerten Dampferzeugers können die Hauptkohlenstaubbrenner erst dann in Betrieb genommen '"/erden, wenn die Brennkammer des Dampferzeugers eine so hohe Temperatur hat, daß für die Mahltrocknung der Kohle genügend heißes Gas aus dieser Brennkammer zur Verfugung steht und der Hauptkohlenstaubstrahl sicher zündet. Kohlenstaubgefeuerte Dampferzeuger benötigen deshalb für das Anfahren eine zusätzliche Feuerung, die Zündfeuerung.· Dazu werden meist Olzündfeuerungen und wenn hochkalorisches Brenngas zur Verfügung steht, auch Gaszündfeuerungen vorgesehen« In diesem Zusammenhang sind analog zu mit Heizöl betriebenen Zündbrennern unmittelbar am Dampferzeuger angebrachte spezielle Kohlenstaubbrenner bekannt, die gleichzeitig zur Stützfeuerung dienen.

Im WP 149 699 ist ein Verfahren und eine Einrichtung fü

r die

thermische Aufbereitung von Kohlenstaub für Zementanlagen beschrieben, bei der dem Kohlenstaub zur teilweisen pul- · sierenden Verbrennung Luft entsprechend eines Luftfaktors A= 0,2 bis 0,5 zugesetzt wird und die ' Hauptverbrennung des so thermisch aufbereiteten Kohlenstaubes mit Sekundärluft erst außerhalb der Auf bereiirungs einrichtung erfolgt. Sie pulsierende Verbrennung führt' .jedoch zu einer" seitweise unzulässig langen Flammenausbildung und damit zur Gefährdung der Wandungen des Brennraumes des Dampferseugers. Die teilweise pulsierende Verbrennung von Kohlenstaub ist deshalb auf die Anwendung in Brennrohröfen von Zementanlagen beschränkt.

Durch das WP 153 911 wurde ein Verfahren und ein Brenner sur Erzeugung' einer rotierenden Kohlenstaubflamme, zum nachträglichen Anbau an Kleindampferzeuger, bekannt. Ziel dieser Erfindung ist es, industrielle Wärmeerseugungsanlagen mit Heizöl--und Gasfeuerungen auf den Einsatz fester Brennstoffe umzustellen. Eine Anwendung an großen Dampferzeugern ist nicht möglich.

Weiterhin sind Brennmuffein bekannt, die ebenfalls unmittelbar am Dampferzeuger angebr-aeht sind und als Zündbrennstoff ein Heizöl-Kohlenstaub·—Gemisch verbrennen. · Die Nachteile dieser Zündbrenner bestehen darin, daß der Heisölbedarf noch mindestens 1/3 des Heisölbedarfs der reinen Heizölzündbrenner beträgt·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine Einrichtung, die einen in jeder Betriebsphase des Dampferzeugers sicheren und zuverlässigen Betrieb ausschließlich mit Kohlenstaub ermöglicht.

Darlegung des Lesens der Erfindung

3s ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Zündung de. liauptkohlenstaubbrenner und zur Stützfeuerung großer Dampfer-

seuger zu schaffen, die ausschließlich mit Kohlenstaub betrieben wird.

Srfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein durch ein druckfestes Außengehäuse, durch ein die heiße Zündzone der Kohlenstaubflamme-einschließendes Brennrohr und durch eine Trennwand gebildeter Kingraum im Bereich des Brennrohraustritts ein oder mehrere Lufteintrittsöffnungen enthält und der Bereich des Brennrohreintritts über ein oder mehrere Rohrleitungen mit einem um eine am Brennrohraustritt befindliche düsenförmige Verengung angeordneten Ringraumverbunden ist und daß das kohlenstaubmengenabhängige Längen-Durchmesser-Verhältnis des Brennrohres bei äquivalenten Strömungsverhältnissen

Brennstaubbeladung [ks/hj . =0,8 - 3,0

Dur chme s s er £ es^Y beträgt.

Entsprechend einem Merkmal der 3rfindung sind im Bereich der düsenförmigen Verengung ein oder mehrere in den Freistrahl der Kohlenstaubzündbrennkammer gerichtete, mit Druckluft oder Druckluft und Brennstaub beaufschlagbare nachbrenner' angeordnet·

Über eine Brennstoffzuführung wird ein Brennstaub-Druckluft-Q-emisch in das Brennrchr der Kohlenstaubzündbrennkammer geblasen. Diese mit hoher Brecnstaubbeladung arbeitende pneumatische· Förderung" wird überlagert von der durch eine _:-Bralleinrichtung strömende Verbrennungsluft. Mit Hilfe einer Zündeinrichtung wird der Brennstaub im Brennrohr gezündet.

Die Dimensionierung des Brennrohres erfaßt ausschließlich nur die erste Phase der Verbrennung, wobei die erforderliche Rezirkulation der Wärmeströmung erfaßt wird. Die weitere Verbrennung des restlichen Kohlenstaubes, der auf Grund des extremen Luftmangels nicht in der Kohlenstaubzünderennkammer verbrennt, erfolgt im beschleunigt aus der Kolilenstaubzünd- brennkammer austretenden und in den Brennraum des Dampferzeugers gerichteten Freistrahl, 7/obei die dazu erforderliche Verbrennungsluft zum großen Teil aus dem Brennraum des

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Dampferzeugers entnommen wird. Zur gesielten Beeinflussung dieses Fre!Strahles kann mit Hilfe der Nachbrenner Druckluft oder Druckluft und weiterer Kohlenstaub in den Freistrahl geblasen werden. Die Kühlung des Brennrohres erfolgt sit Luft, die über die Lufteintrittsöffnungen in den das Brennrohr umgebenden Ringraum einströmt. Diese Luft strömt in Sichtung Brennstoffzuführung und wird dabei durch das Brennrohr erwärmt. Ein Teil der erwärmten Luft wird als Verbrennungsluft über die Dralleinrichtung in den Brennraum geführt, Da zur Bewerkstelligung günstiger Strömungsverhältnisse in den Hingraum mehr Luft einströmt als im Brennraum benötigt wird, wird der erwärmte Luftüberschuß über Rohrleitungen und den die düsenförmige Verengung am Brennrohraustritt umgebenden Singraum dem Ereistrahl zugeführt.

Die an_:der Außenwand des Brennrohres angebrachten Thermoelemente dienen als Signalelemente für das Zu- bzw. Abschalten der Zündeinrichtung.

Zur Stabilisierung des aus der Brennkammer austretenden Freistrahles und zur Unterstützung des Verbrennungsprozesses 0 in der Brennkammer kann die durch die Ringspaite des Brenn— " rohres eintretende- Kühischleierluft durch tangentiale Sin- · führung der Luft in den Hingraum und/oder durch Sinströmeinbauten im Hingraum bzw. in den Ringspalten mit einem Dralleffekt versehen werden.

Ausführungsbeispiel'

Die Erfindung wird nachstehend·an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.. Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgeaäße Sohlenstaubzündbrennkammer.

Die Kohle ns t aub zündbrennkamnier besteht aus einem druckfesten AuBengehäuse T, in dem ein wärmeelastisch konstruiertes, in mehrere Segmente aufgeteiltes Brennrohr 2 lagert; Den Brennkammereintritt bildet eine zentral angeordnete azial wirkende Brennstoffzuführung 3? die von einem Brennstaub-Druckluxt-Gemisch beaufschlagt wird. Diese mit hoher Brennstaub-

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beladung arbeitende pneumatische Förderung wird überlagert von der über die Dralleinrichtung 4- ströcnenden Verbrennungsluft.

Das Brennrohr 2 besitzt am Austritt eine düsenföraige Verengung 5* ^i^-C deren Hilfe das Verbrennungsprodukt auf eine optimale Geschwindigkeit beschleunigt wird. Das Brennrohr 2 erfährt durch Kühlluftzufüiirung aus dem Ringraum S, zwischen Brennrohr 2 und Außengehäuse I₃ über Ringspaite 15 einen Eühlschleiereffekt. Die über die Dralleinrichtung 4- suzuführende Verbrennungsluft und die Kühlluft werdengemeinsam am 3nde der Kohlenstaubaündbrennkamraer über ein oder mehrere Hohranschlußstücke 7 in den Singraum 6 eingeleitet. In diesem Ringraum 6 erwärmt sich die .Verbrennungsluft, ehe sie in die Dralleinrichtung 4· gelangt.

Ip'Zur Erzielung günstiger Strömungsverhältnisse im .Ringraum 6 wird mehr Luft eingebracht und die über den Anteil der "Verbrennungsluft und der Kühlluft hinausgehende Menge im Bereich des Brennrohreintritts entnommen und über ein oder mehrere Rohrleitungen 8 und den Ringraum 9 in den Freistrahl 10 des aus der Kohlenstaubsündbrennkammer austretenden Verbrennungsproduktes als zusätzliche Verbrennungsluft zugeleitet. Im Bereich der düsenförmigen Verengung 5 sind ein oder mehrere nachbrenner 11 angeordnet, die bei Bedarf ein zusätzliches Kohlenstaub-Luft -Gemisch in deiü aus'der Kohlenstaubzündbrennkammer austretenden Flammenstrahl blasen und die bei nicht erforderlicher nachverbrennung zur Sinblasung. von ausschließlich Druckluft mit dem Ziel der Beeinflussung des Freistrahles 10 dienen können

Mit Hilfe der propangasbetriebenen Zündeinrichtung 12 wird die sichere Zündung des Brennstaubes in der Kohlenstaubzündbrennkammer bewerkstelligt, -Durch die auf der Außenwand des Brennrohres 2 angeordneten Thermoelemente 14 wird bei entsprechender Temperatur die Zündeinrichtung 12 der Eoiilenstaubzündbrennkammer abgeschaltet. Beim Verlöschen der Flamse in der Kohlenstaubzündbrennkammer infolge zeitweisem Überhandnehmen von nicht brennbaren Bestandteilen in dem zugeführten Kohlenstaub wird die Zündeinrichtung 12 sola

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zugeschaltet, bis wieder ein stabiler Verbrennungsprozeß in der Kohlenstaubzündbrennkammer erreicht ist.

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Claims

O — L ö ί I ErfindunssansTD ruche

1. Kohlenstaubzündbrennkammer, die ein aus mehreren Segmenten zusammengesetztes Brennrohr, einen Brenner mit Drall einrichtung, eine Zündeinrichtung scw.ie eine düsenförrnige Verengung am Brennrohraustritt enthält,, gekennzeichnet dadurch, daß ein durch ein druckfestes Außengehäuse (1), durch das die heiße Zündzone der Kohlenstaubflamme einschließende Brennrohr (2) und durch die Trennwand (13) gebildeter Hingraum (6) im Bereich des Brennrohraustritts ein oder mehrere Lufteintrittsöffnungen (7) enthält und der Bereich des Brennrohreintritts über ein oder mehrere Hohrleitungen (8) mit einem um die düsenförmige Verengung (5) angeordneten Hingraum (9) verbunden ist und daß das kohlenstaubmengenabhängige Längen-Purchmesser-Verhältnis des Brennrohres (2) bei äquivalenten Strömungsverhältnissen

Bx TJ = 0,8 bis 3,0

beträgt.

2. Kohlenstaubzündbrenner nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Bereich der düsenförmigen Verengung (5) ein oder mehrere in den Freistrahl (10) gerichtete, mit Druckluft oder Druckluft und Brennstaub beaufschlagbare Nachbrenner (11) angeordnet sind*

3· Kohlenstaubzündbrennkammer nach Punkt 1 und 2, geleennzeichnet dadurch, daß die Lufteintrittsöffnungen (7) tangential angeordnet sind.

4. Kohlenstaubzündbrennkammer nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß im Hingraum (9) und/oder im Hingspalt (15) Sinströmeinbauten schräg zur Brennkammer— achse angeordnet sind.

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5. Kohlsnstaubzündbrennkammer nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß auf der Außenwand des Brennrohres (2) Thermoelemente (14) angeordnet sind.

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