DD212786A1

DD212786A1 - Vorrichtung zur verbrennung staubfoermiger brennstoffe

Info

Publication number: DD212786A1
Application number: DD24672982A
Authority: DD
Inventors: Winfried Stransfeldt; Wolfgang Lange
Original assignee: Inst Energetik Zre
Priority date: 1982-12-29
Filing date: 1982-12-29
Publication date: 1984-08-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbrennung von staubfoermigen Brennstoffen, die insbesondere an Kesseln, aber auch an mit feuerfesten Baustoffen ausgekleideten Brennraeumen zum Einsatz kommen kann. Infolge der damit erzielbaren hohen Waermedichte u. guten Automatisierbarkeit ist sie vorzugsweise als Ersatz f. bisher mit Heizoel oder Gas betriebene Brenner geeignet. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass der Sekundaerluftstrom mit einer dem Auslegungsquerschnitt des Einlaufkanals entsprechenden und durch eine im Einlaufkanal angeordnete spezielle Stellklappe variierbare Geschwindigkeit tangential so in das Gehaeuse eintritt, dass sich eine stabile Drallstroemung mit innerer Rezirkulationszone, auch ohne aufwendigen Luftleitapparat mit vergleichsweise kompliziertem inneren Aufbau insbesondere bei Drallverstellbarkeit, aufbaut.

Description

Λ. ·

Titel der Erfindung -

Vorrichtung zur Verbrennung staubförmiger Brennstoffe

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbrennung staubförmiger Brennstoffe mit der auch in engen und stark gekühlten Brennräumen, wie sie insbesondere die Flammrohre in Kesseln darstellen, eine homogene rotierende Flamme erzeugt werden kann« Die Vorrichtung ist auch in Brennräumen, die mit feuerfesten Baustoffen ausgekleidet sind, einsetzbar. Infolge ihrer hohen Automatisierbarkeit und Wärmedichte ist die Vorrichtung insbesondere als Ersatz für bisher mit Heizöl oder Gas betriebene Brenner verwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In Kesseln und Brennräumen industrieller Wärraeanwendungsanlagen werden sowohl zur Leistungserhöhung gegenüber herkömmlichen Rostfeuerungen als auch zur Substitution von Heizöl bzw. Gas zunehmend Vorrichtungen zur Verbrennung staubförmiger Brennstoffe eingesetzt, die rotierende Flämmen mit hoher Wärmedichte erzeugen und technisch mehrfach gelöst sind..

So auch in einem Brenner nach WP 0153 911, in dem der Drallimpuls des Sekundärluftstromes durch einen axial fest um das Brennstaub-Rohr angeordneten Drallschaufelkranz erzeugt wird,

Im Patent DE-AS 29 33 060 ist ein solcher Drallschäufelkrans verstellbar angeord.net.

Gemäß Patent DE-PS 31 06 824 wird der Drallimpuls durch die Kombination einer Wirbeleinrichtung am Brennermund mit fest eingestellten Flügeln, die im Winkel von 25° bis 35° zur Brennerachse angeordnet sind, erzielt·

Als Mangel in vorstehend genannten Lösungen wird erkannt, daß sie zur Erzielung des notwendigen Drallimpulses einen aufwendigen Luftleitapparat benötigen, der ein relativ großes Bauvolumen und einen damit verbundenen erhöhten Materialaufwand für den Brenner verursacht sowie einen vergleichsweise komplizierten inneren Aufbau des Luftleitapparates insbesondere bei Drallverstellbarkeit erfordert.

Weiterhin wird erkannt, daß die Brenner mit Drallschaufelkranz bzw, Luftleitapparat bei gleicher Nennleistung einen vergleichsweise hohen Druck für den Sekundärluftstrom benötigen.

Ziel der Erfindung

Die -Erfindung hat das Ziel, eine Vorrichtung bereitzustellen, die bei vergleichsweise geringem Bauvolumen und Materialaufwand sowie bei einfachstem Aufbau und Fertigungsaufwand günstige Voraussetzungen zur optimalen Verbrennung unterschiedlicher staubförmiger Brennstoffe bietet. Gegenüber vergleichbaren Vorrichtungen soll der sekundärluftseitige Druckbedarf im Nennlastbereich gesenkt sowie die Unempfindlichkeit gegen Stelleingriffe in den Brennstoff- und/oder Verbrennungsluftstrom erhöht werden. Damit werden Voraussetzungen für eine verbesserte Automatisierbarkeit bei häufigem Ein-/Ausbetrieb und hohen Laständerungsgeschwindigkeiten geschaffen.

Λ. .

Darlegung des Wesens der Erfindung

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Sekunddärverbrennungsluft durch einen entsprechend ausgebildeten Einlaufkanal (2) tangential in das Gehäuse (4) eingeleitet wird. Die Einleitung erfolgt dabei einseitig in den durch das Gehäuse (4) und das Zentralrohr (5) gebildeten Ringkanal (6), wodurch die Sekundärverbrennungsluft einen Drallimpuls erhält, dessen Stärke von der durch die Abmessungen des Einlaufkanals (2) abhängigen Eintrittsgeschwindigkeit bestimmt wird« Die zur Anpassung der Flamme an vorgegebene Brennraumgeometrien bzw. Einsatzzwecke oder unterschiedliche Brennstoffe erforderliche Regulierung des Drallgrades erfolgt durch die erfindungsgeraäße Stellklappe (?) im Einlaufkanal (2).

Durch die gefundene Lösung zur Drallerzeugung kann auf den aufwendigen Luftleitapparat und ggf. notwendige Verstelleinrichtungen verzichtet werden, was zu einer material- und platzsparenden sowie kostengünstigen.Bauweise führt und einen geringeren Druck des Sekundärluftstromes bedingt.

Zur Regulierung des für eine optimale Verbrennung, entsprechend der zugeführten Brennstoffmenge, notwendigen Sekundärluftstromes wird dem Brenner eine an sich bekannte Drosselklappe (8) vorgeschaltet.

Erfindungsgemäß wird im Gehäuse (4) ein Vormischraura dadurch ausgebildet, daß das zur Einleitung des Brennstaub-Primärluft-Gemisches (9) dienende Zentralrohr (5) erheblioh vor dem Diffusor (7) endet. Die tangential mit hoher Geschwindigkeit eintretende Sekundärluft bewirkt eine rotierende Strömung mit stark ausgeprägter innerer, unmittelbar bis in den Vormischraum herangeführter Rezirkulationszone, die.zu einer guten Vormischung des Brennstaub-Primärluft-Gemisches mit der Sekundärluft vor Eintritt in den Diffusor (7), und einer damit gleichmäßigeren Verteilung des Brennstaubes in der Verbrennungsluft führt, wodurch sich

die charakteristische kurze rotationssymmetrische Flamme ausbildet.

Bedingt dadurch, daß die gesamte zugeführte Verbrennungsluft unmittelbar an der Verbrennung beteiligt ist, lassen sich vergleichsweise höhere feuerungstechnisehe Wirkungsgrade ,_r erzielen.

Die der gefundenen Lösung entsprechende, gegenüber anderen' . Lösungen vergleichsweise flachere Leistungskennlinie bedingt zwar einerseits eine exakte Leistungsanpassung, führt aber andererseits zu einer größeren Unempfindlichkeit gegen schnelle Laständerungen, wie sie beim Einsatz schnellwirkender Stellglieder auftreten, und gestattet damit eine bessere Automatisierbarkeit.

Ausführungsbeispiel ;

Die Vorrichtung wird im nachfolgenden Ausführungsbeispiel anhand der Figuren 1 und 2 erläutert. .

Der Einsatz von festen Brennstoffen anstelle von Heizöl oder Gas in Wärmeerzeugungsanlagen bzw· Industrieöfen erfordert die Anwendung verbesserter oder neuer Brennersysteme. Dabei stehen Drall- oder Wirbelbrenner, in denen staubförmige Brennstoffe zum Einsatz kommen, im Vordergrund, weil mit ihnen vergleichbare Wärmestromdichten erzielt werden können. Die erfindungsgemäße Lösung stellt einen solchen ,Brenner dar, der auf Grund seiner teohnisch einfachen Lösung sehr material-, kosten- und platzsparend-ist.

Als Einsatzgebiet für diese Vorrichtung sind insbesondere solche Kessel anzusehen, die ursprünglich für feste Brennstoffe mittels Rostfeuerung ausgelegt waren, später auf den Einsatz flüssiger Brennstoffe umgerüstet oder auch als Neuanlagen auf Heizöl- oder Gasbasis aufgebaut wurden. Die dabei zum Einsatz gebrachten Ölbrenneranlagen mit geringem

Bauvolumen erfordern "bei ihrer Umstellung auf Kohlenstaub solche Brenner, die sich infolge geringer äußerer Abmessungen gut in vorhandene Anlagenkonfigurationen einpassen und einen geringen Ums teilaufwand verursachen.

An einem solchermaßen auf Braunkohlenbrikettstaubfeuerung umgerüsteten Dampferzeuger mit einer Leistung von 5,2 t/h kam die erfindungsgemäße lösung zur Verbrennung des Brennstaubes zum Einsatz.

_r-._% Der Brennstaub wird mittels Trägerluft, die gleichzeitig Bestandteil der insgesamt erforderlichen Verbrennungsluft ist, als Brennstaub-Primärluft-Gemisch (9) dem Brenner in entsprechend ausgelegten Rohrleitungen mit sicherheitstechnisch bedingten !.lindestgeschwindigkeiten zugeführt und im Zentralrohr (5) zum Vormischraum geleitet. Die notwendige Sekundärluft (1) wird als sogenannte Zwangsluft mit einer dem Auslegungsquerschnitt des Einlaufkanals (2) entspre-,. ohenden Geschwindigkeit, tangential in den vom Gehäuse (4) und vom Zentralrohr (5) gebildeten Ringkanal (6) geführt, wodurch die Sekundärluft (1) einen starken Drällimpuls erhält. Der Drallgrad läßt sich dabei durch eine im Einlaufkanal (2) angeordnete Stellklappe (3) an erforder-

( ) liehe Bedingungen, die durch die Anpassung der Flamme an vorgegebene Brennraumgeometrien und Einsatzzwecke oder 'Brennstoffe bestimmt werden, angleichen. Die Regulierung des für die optimale Verbrennungsführung notwendigen Sekundär luft stromes erfolgt mit einer an sich bekannten, vor dem Einlaufkanal (2) angeordneten, Drosselklappe (8). Die Sekundärluft vermischt sich im Vormischraum mit dem Brennstaub-Primärluft-Gemiseh sowohl durch den Brall der Sekundärluft als auch durch die sieh dadurch .aufbauende Rezirkulation in der Flamme, so daß eine sehr homogene Verteilung des Kohlenstaubes in der Verbrennungsluft eintritt.

Die Zündung des Brennstaub-Luft-Gemisches erfolgt im Brennraum (10) beispielsweise mittels bekannter, mit Die—

selkraftstoff oder Propan betriebener Zündbrenner. Infolge des hohen Drallimpulses und der guten Durchmischung des Brennstaub-Luft-Gemisches bildet sich eine für die gefundene 'Lösung charakteristische kurze rotationssymmetrische Flamme aus, die soweit geregelt und automatisch gesteuert wird, daß'ein gleicher Automatisierungsgrad wie bei ölbeheizten Anlagen eintritt.

Claims

Patentansprüche

1, Vorrichtung zur Verbrennung staubförmiger Brennstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärluftstrom (1) mit einer dem Auslegungsquerschnitt des Einlaufkanals (2) entsprechenden und durch eine im Einlaufkanal (2) angeordnete spezielle Stellklappe (3) variierbare Geschwindigkeit tangential so in den vom Gehäuse (4) und vom Zentralrohr (5) gebildeten Ringkanal (6) eintritt, daß sich im Brennraum (1O) eine stabile Drallströmung mit innerer Rezirkulationszone aufbaut.

2, Vorrichtung nach Ί, dadurch gekennzeichnet, daß durch das erheblich vor dem Diffusor (7) endende .Zentralrohr (5) im Gehäuse (4) eine Vormischzone entsteht, die eine bis in den Diffusor (7) rüokführende Ausbildung der Rezirkulationszone und eine verbesserte Mischung zwischen Brennstaub und Verbrennungsluft bei gleichzeitiger Minimierung des Verbrennungsluftstromes bewirkt.

- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen -