DD234585A3

DD234585A3 - Axial-zyklon-verbrennungsreaktor

Info

Publication number: DD234585A3
Application number: DD25640883A
Authority: DD
Inventors: Werner Altmann; Ulrich-Steffen Altmann; Norbert Stams; Johannes Mueckstein; Guenter Noack; Guenter Hausmann
Original assignee: Werner Altmann; Altmann Ulrich Steffen; Norbert Stams; Johannes Mueckstein; Guenter Noack; Guenter Hausmann
Priority date: 1983-11-07
Filing date: 1983-11-07
Publication date: 1986-04-09

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsreaktor zum Verbrennen von festen Brennstoffen mit geringem Aufbereitungsgrad, hoher Feuchtigkeit und extremem Aschegehalt. Es wurde ein Brenner geschaffen, mit dem Grobanteile eines Brennstoffes durch verlaengerte Aufenthaltszeit in der Verbrennungszone sicher gezuendet und der Ausbrand ermoeglicht werden kann, um den Energieausnutzungsgrad zu erhoehen und den Aufbereitungsaufwand zu minimieren. Die gezuendete Gas-Partikel-Drehstroemung durchstroemt den Reaktor und verlaesst ihn ueber eine Abgasoeffnung, wobei deren Eintritt in aktialer Richtung des Abgasstrahles vor oder in der Stirnwand des Verbrennungsreaktors liegt und deren Querschnitt kleiner ist als der innere Querschnitt des Reaktors. Die Erfindung ist vorzugsweise zum Verbrennen von Rohbraunkohle in Waermeerzeugern, Prozessoefen und Dampferzeugern sowie als Zuendbrenner bei allgemein minimalem Aufwand an peripheren Anlagen anwendbar. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist vorzugsweise anwendbar für die Verbrennung von festen Brennstoffen mit geringem Aufbereitungsgrad, hoher Feuchtigkeit und extremem Aschegehalt in Wärmeerzeugern, Prozeßöfen und Dampferzeugern sowie als Zündbrenner bei allgemein minimalem Aufwand an peripheren Anlagen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die bekannten technischen Lösungen, die eine sichere Zündung und guten Ausbrand zündschwieriger Brennstoffe unter ungünstigen Verbrennungsbedingungen (stark gekühlte Verbrennungszone, wie z. B. in Flammrohren oder Zündfeuerungen; kurzer zur Verfugung stehender Brennweg) ermöglichen, basieren auf dem Drehströmungsprinzip und der unterstöchiometrischen Zündung in Vorverbrennungskammern. Sie besitzen keine funktioneile Einrichtung, um Zündung und weitestgehenden Ausbrand des Grobkornanteils eines Brennstoffes zu realisieren bzw. zu verbessern. Die bekannten Verfahren setzen die Feinausmahlung und gute Trocknung des Brennstoffes voraus, wodurch hoher gerätetechnischer und Energieaufwand nötig werden. Wenn darauf verzichtet wird, verbrennen die Grobanteile nicht, so daß die Energieausbeute geringer ist und die Rückführung der unverbrannten Anteile nochmals zu einer Mühle zu erfolgen hat.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Brenner zu schaffen, mit dem die Grobkornanteile eines Brennstoffes durch verlängerte Aufenthaltszeit in der Verbrennungszone sicher gezündet und der Ausbrand ermöglicht werden kann, um den Energieausnutzungsgrad zu erhöhen und den Aufbereitungsaufwand zu minimieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch geeignete Führung einer Gas-Partikel-Strömung in einem Verbrennungsreaktor die Aufenthaltszeit des Grobkornanteils in der Verbrennungszone so zu verlängern, daß dieser zündet und zum Ausbrand gelangt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine einmal gezündete Gas-Partikel-Drehströmung einen Zyklonverbrennungsreaktor durchströmt und über eine Abgasöffnung verläßt, wobei die Geometrie des Reaktors und die Positionierung der Abgasöffnung auf die Eigenschaften des Brennstoffes abgestimmt sind. Die Abgasöffnung, befindet sich in aktialer Abgasströmungsrichtung. Sie liegt in der Stirnwand des Verbrennungsreaktors bzw. ragt in diesen hinein. Ihr Querschnitt ist kleiner als der des Reaktors. Ein Zündinitial zündet im Verbrennungsreaktor den Brennstoff. Dadurch wird eine bestimmte Wärmemenge freigesetzt, die den stationären Verbrennungsvorgang in Form einer Drehströmung einleitet. Diese zwangsgeführte Strömung bewirkt, daß das Grobkorn nicht mit der Gas-Feinkornströmung über das Tauchrohr den Verbrennungsreaktor verläßt, sondern im Reaktor weiter zirkuliert. Somit wird eine ausreichende Aufenthaltszeit des Grobkorns in der Reaktionszone erreicht, die die Zündung und Abbrand ermöglicht. Nach entsprechender Massenabnahme der Partikel verlassen sie den Reaktor und brennen im Abgasstrahl aus.

Über die Beeinflussung des Drehströmungsfeldes und der Reaktorgeometrie sind die Aufteilung der Wärmeentbindung auf Reaktor und Abgasstrahl, die Länge des reagierenden Abgasstrahles und sein Temperaturfeld variierbar. Ebenso kann verschiedenen Brennstoffeigenschaften Rechnung getragen werden.

Durch geeignete Luftführung im Reaktor wird verschlackende Wandberührung des Brennstaubes verhindert. Die Gutwolke der Partikel in Reaktorwandnähe verhindert die direkte Flammeneinstrahlung auf diese Wandungen und wirkt sich in Verbindung mit einer geeigneten Kühlung positiv auf die Standzeit aus. In Abhängigkeit vom Temperaturregime kann ein fester oderflüssiger Ascheabzug vorgesehen werden.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel erläutert werden. Die Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Axial-Zyklon-Verbrennungsreaktor.

Ein Brennstoff-Trägergasgemisch (Primärstrom) 1 wird über den inneren Drallerzeuger 2 und die Verbrennungsluft (Sekundärstrom) 4 über den äußeren Drallerzeuger 3 in den Verbrennungsreaktor 5 eingeblasen und gezündet. Mittels des inneren Drallerzeugers 2 und des äußeren Drallerzeugers 3 wird ein Drehströmungsfeld aufgebaut, in dem die kleinen Brennstoffpartikel näher zur Achse und die gröberen Teile entsprechend der Fliehkraft im äußeren Bereich rotieren. Durch die in den Verbrennungsreaktor 5 ragende Abgasöffnung 6 können die groben Teile den Verbrennungsreaktor 5 nicht verlassen und verbleiben dort, bis auch sie ausbrennen. Dem Abgasstrahl 7 des Verbrennungsreaktors 5 wird ebenfalls Verbrennungsluft (Tertiärstrom) 8 zugeführt. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt die Kühlung des Verbrennungsreaktors 5 durch die Verbrennungsluft (Sekundärstrom) 4 und durch die Verbrennungsluft (Tertiärstrom) 8.

Das Rauchgas 9 wird abgesaugt, über eine Leitung 10 zu einer selbstventilierenden Mühle geführt und dort zur Trocknung des Brennmaterials verwendet

In anderen Ausführungsbeispielen kann die Abgasöffnung 6 in der Stirnwand 11 des Verbrennungsreaktors 5 liegen. Es kann auch der Verbrennungsreaktor 5 direkt mit dem festen und grobkörnigen Brennstoff ohne Rücksaugung des Rauchgases 9 und des inneren Drallerzeugers 2 beschickt werden.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Axial-Zyklon-Verbrennungsreaktorzum Verbrennen von festen Brennstoffen unterschiedlicher Korngröße und Ballastgehalt in einem Drehströmungsfeld, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung den Verbrennungsreaktor (5) über eine Abgasöffnung (6) verläßt, deren Eintritt in axialer Richtung des Abgasstrahles (7) vor oder in der Stirnwand (11) des Verbrennungsreaktors (5) liegt und deren Querschnitt kleiner ist als der innere Querschnitt des Verbrennungsreaktors (5).
2. Axial-Zyklon-Verbrennungsreaktor nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzündung innerhalb des Verbrennungsreaktors (5) erfolgt.
3. Axial-Zyklon-Verbrennungsreaktor nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft (Sekundärstrom) (4) dem Verbrennungsreaktor (5) und die Verbrennungsluft (Tartiärstrom) (8) in den Abgasstrahl (7) zugeführt wird.
4. Axial-Zyklon-Verbrennungsreaktor nach Punkt 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Verbrennungsreaktor (5) heißes Rauchgas (9) zur Brennstofftrocknung abgesaugt wird.
5. Axial-Zyklon-Verbrennungsreaktor nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Brennstoff-Trägergasgemisches (1) der Brennstoff ohne Trägerluft und inneren Drallerzeuger (2) dem Verbrennungsreaktor (5) zugeführt wird.
6. Axial-Zyklon-Verbrennungsreaktor nach Punkt 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei hoher Wärmeentbindung in dem Verbrennungsreaktor (5) diese Wärme auch über die Reaktorwände der Nutzwärmegewinnung dient.

Hierzu 1 Seite Zeichnung