DD247497B1

DD247497B1 - BURNERS FOR THE BURNING OF PREVENTIALLY FLAMMABLE SOLID FUELS

Info

Publication number: DD247497B1
Application number: DD28872586A
Authority: DD
Inventors: Dietmar Koehler; Wolfgang Adolph
Original assignee: Inst Stahlbeton
Priority date: 1986-04-03
Filing date: 1986-04-03
Publication date: 1988-11-02
Also published as: DD247497A1

Description

Das Durchmesserverhältnis der rohrförmigen inneren Strömungsbegrenzung (J₁ zum Brennstaubkanal d₂ ist erfindungsgemäß mit 1,2 bis 2 fixiert. Die rohrförmige innere Strömungsbegrenzung ist bis zum Brennermund geführt und erfährt in dessen Bereich eine radial nach außen im Winkel von etwa 10° angeordnete Erweiterung und anschließend eine kegelstumpfförmige Verengung. Unter Beibehaltung des genannten erfindungsgemäßen Durchmesserverhältnisses d, zu d₂1,2 bis 2 ist der Brennstaubkanal im Bereich des Brennermundes gleichfalls radial nach außen im Winkel von etwa 10° erweitert. Der innere Sekundärluftzuführungskanal weist am Brennermund einen inneren Drallring mit Leitschaufeln auf, wobei sich dessen innere Begrenzung unmittelbar an der äußeren Begrenzung des Brennstaubkanals befindet. Der äußere Sekundärluftzuführungskanal, der um den inneren Sekundärluftzuführungskanal angeordnet ist, ist mit seiner inneren Begrenzung bis zur äußeren Begrenzung des inneren Drallringes und danach über den Bereich des Brennermundes in der Weise hinausgeführt, daß sich von der Brennerachse aus eine trichterförmige Querschnittserweiterung der inneren Begrenzung ergibt, die an der inneren Begrenzung eines angeordneten äußeren Drallringes endet.The diameter ratio of the tubular inner flow restriction (J ₁ to the fuel dust duct d ₂ is fixed according to the invention at 1.2 to 2. The tubular inner flow restriction is guided to the burner mouth and experiences in its region a radially outwardly at an angle of about 10 ° arranged extension and expanded then a frustoconical constriction. While maintaining the said diameter ratio d invention to d ₂ 1.2 and 2 the pulverized fuel channel is in the region of the burner mouth likewise radially outwardly at an angle of approximately 10 °. the inner secondary air supply passage has an inner swirl ring with the burner mouth The outer secondary air supply channel, which is arranged around the inner secondary air supply channel is, with its inner boundary to the outer boundary of the inner Twist ring and then led beyond the area of the burner mouth in such a way that results from the burner axis of a funnel-shaped cross-sectional widening of the inner boundary, which ends at the inner boundary of an arranged outer swirl ring.

Der äußere Drallring ist gleichfalls mit Leitschaufeln bestückt, die die gleiche Rotationsrichtung der austretenden Verbrennungsluft wie der innere Drallring bewirken.The outer swirl ring is also equipped with vanes, which cause the same direction of rotation of the exiting combustion air as the inner swirl ring.

Die Querschnittserweiterung im Umlenkbereich des Brennstaubeinlaufes, verbunden mit den angeordneten Leitblechen, sichert eine gleichmäßige Brennstoffkonzentration über den Strömungsquerschnitt des Brennstaubkanals, der durch seine kreisringförmige Ausbildung beim weiteren Brennstaubtransport bis zum Brennermund keine Entmischung zuläßt. Um dem Brennstaub eine Vorzugsrichtung zu geben und die Austrittsgeschwindigkeit zu verringern, erfolgt unmittelbar vor dem Brennermund die Erweiterung des Brennstaubkanals. Der kegelstumpfförmige Abschluß der rohrförmigen inneren Strömungsbegrenzung bewirkt für den ausgetretenen Brennstaubeine radiale Selektion und Rezirkulation heißer Verbrennungsgase im Bereich der Brennerachse. Verbunden mit der trichterförmigen Querschnittserweiterung tritt eine weitere Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des austretenden Brennstaubes auf. Die Sekundärluft wird zur besseren Anpassung an den Verbrennungsablauf zweistufig gemäß der erfindungsentsprechenden Zuführungsanordnung verdrallt zugeführt. Diese verdrallte Zuführung hat dabei eine verbesserte Durchmischung mit dem gezündeten Brennstoff zur Folge. Günstig für die Durchmischung mit den heißen Verbrennungsgasen wirkt die Aufwärmung der äußeren Sekundärluft vor Austritt über die trichterförmige Querschnittserweiterung des Brenners.The cross-sectional widening in the deflection region of the fuel dust inlet, connected to the arranged baffles, ensures a uniform fuel concentration over the flow cross section of the Brennstaubkanals, which allows no demixing by its annular formation during further Brennstaubtransport to the burner mouth. In order to give the fuel dust a preferred direction and to reduce the exit velocity, the expansion of the fuel dust channel takes place immediately in front of the burner mouth. The frusto-conical termination of the tubular internal flow restriction effects radial selection and recirculation of hot combustion gases in the region of the burner axis for the leaked fuel dust. Associated with the funnel-shaped cross-sectional widening occurs a further reduction in the flow velocity of the exiting fuel dust. The secondary air is supplied twisted for better adaptation to the combustion process in two stages according to the invention corresponding feed arrangement. This twisted feed has an improved mixing with the ignited fuel result. Favorable for the mixing with the hot combustion gases, the warming of the outer secondary air before exiting acts via the funnel-shaped cross-sectional widening of the burner.

embodiment

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings show:

Fig. 1: Einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Brenner, Fig. 2: Einen Schnitt A-A gem. Fig. 1.Fig. 1: A section through the burner according to the invention, Fig. 2: A section A-A gem. Fig. 1.

An der Wandung 1 für eine Brennkammer mit beispielsweise 5MW Wärmeleistung ist der Brenner für vorzerkleinerte zündschwierige feste Brennstoffe befestigt. Der Brennstaub wird über einen rohrförmigen Brennstaubeinlauf 2 zugeführt. Der Brennstaubeinlauf 2 ist rechtwinklig zur Achse des Brennstaubkanals 3 angeordnet.On the wall 1 for a combustion chamber with, for example, 5MW heat output, the burner for pre-crushed ignitable solid fuels is attached. The fuel dust is supplied via a tubular Brennstaubeinlauf 2. The Brennstaubeinlauf 2 is arranged at right angles to the axis of the Brennstaubkanals 3.

Im Umlenkungsbereich 4 ist der Brennstaubeinlauf 2 im Querschnitt erweitert, so daß eine Vergleichmäßigung der Brennstoff konzentration eintritt. In der Querschnittserweiterung im Umlenkungsbereich 4 des Brennstaubeinlaufes 2 sind zwei Leitbleche 5, jeweils im Winkel von 120° zur Brennstaubeinlaufachse 6, angeordnet.In the deflection region 4 of the fuel dust inlet 2 is extended in cross section, so that a homogenization of the fuel concentration occurs. In the cross-sectional widening in the deflection region 4 of the fuel dust inlet 2, two baffles 5, each at an angle of 120 ° to the Brennstaubeinlaufachse 6, respectively.

Im Brennstaubkanal 3 ist eine rohrförmige innere Strömungsbegrenzung 7 vorgesehen, so daß der Brennstaubkanal 3 im Querschnitt kreisringförmig ausgebildet ist. Unter Beibehaltung seiner Vergleichmäßigung und Homogenisierung durchströmt der Brennstaub den Durchflußquerschnitt 8 des Brennstaubkanals 3 bis zum Brennermund 9.In Brennstaubkanal 3, a tubular inner flow restriction 7 is provided, so that the Brennstaubkanal 3 is annular in cross section. While maintaining its homogenization and homogenization, the fuel dust flows through the flow area 8 of the fuel channel 3 to the burner mouth 9.

Das Durchmesserverhältnis der rohrförmigen Strömungsbegrenzung 7 d^ zum Brennstaubkanal d₂ beträgt 1,47. Die rohrförmige innere Strömungsbegrenzung 7 ist im Bereich des Brennermundes 9 radial nach außen im Winkel von 10° erweitert und anschließend ist eine kegelstumpfförmige Verengung 10 vorgesehen. Unter Beibehaltung des genannten Durchmesserverhältnisses d! zu d₂ von 1,47 ist der Brennstaubkanal 3 im Bereich des Brennermundes 9 gleichfalls radial im Winkel von 10° nach außen erweitert.The diameter ratio of the tubular flow restriction 7 d ^ to Brennstaubkanal d ₂ is 1.47. The tubular inner flow restriction 7 is extended in the region of the burner mouth 9 radially outward at an angle of 10 ° and then a frustoconical constriction 10 is provided. While maintaining the mentioned diameter ratio d! to d ₂ of 1.47 the fuel dust channel 3 in the region of the burner mouth 9 is also radially expanded at an angle of 10 ° to the outside.

Um den Brennstaubkanal 3 ist die Sekundärluftzuführung radial angeordnet und zwar in Form eines inneren Sekundärluftzuführungskanales 11 und eines äußeren Sekundärluftzuführungskanales 12. Der innere Sekundärluftzuführungskanal 11 weist am Brennermund 9 einen inneren Drallring 13 mit Leitschaufeln auf. Die innere Begrenzung des Drallringes 18 gefindet sich unmittelbar an der äußeren Begrenzung des Brennstaubkanals 3. Der äußere Sekundärluftzuführungskanal 12 ist mitseinerinneren Begrenzung 14 bis zur äußeren Begrenzung des Drallringes 13 und mit seiner äußeren Begrenzung 15 auf der der äußere Drallring 16 angeordnet ist, bis in die Brennkammer geführt, wobei sich bei Beibehaltung des Außendurchmessers eine trichterförmige Querschnittserweiterung der inneren Begrenzung 14 ergibt. Der äußere Drallring 16 ist gleichfalls mit Leitschaufeln bestückt.The secondary air supply is arranged radially around the fuel dust channel 3, namely in the form of an inner secondary air supply channel 11 and an outer secondary air supply channel 12. The inner secondary air supply channel 11 has an inner swirl ring 13 with guide vanes at the burner mouth 9. The inner boundary of the swirl ring 18 is located directly on the outer boundary of the Brennstaubkanals 3. The outer secondary air supply channel 12 is mitseiner inner boundary 14 to the outer boundary of the swirl ring 13 and with its outer boundary 15 on which the outer swirl ring 16 is disposed in the Guided combustion chamber, wherein, while maintaining the outer diameter, a funnel-shaped cross-sectional widening of the inner boundary 14 results. The outer swirl ring 16 is also equipped with vanes.

Die Brennstaubführung im Brenner schafft auch mit ballastreichen und zündschwierigen Brennstoffen durch hohe Brennstaubkonzentrationen und geringe Geschwindigkeiten am Brennermund günstige Bedingungen für eine stabile Zündung.The Brennstaubführung in the burner creates favorable conditions for a stable ignition even with ballastreichen and ignitable fuels by high Brennstaubkonzentrationen and low speeds at the burner mouth.

Dabei wirkt die radiale Selektion, in deren Folge eine Anreicherung des zündfreudigen Feinststaubes zur Brennerachse erfolgt, fördernd auf die Ausbildung eines stabilen Zündgebietes ohne Stützfeuerung.The radial selection, as a result of which an enrichment of the ignitable particulate matter to the burner axis takes place, promoting the formation of a stable ignition area without auxiliary firing.

Nach Brennstoffaustritt bewirkt die radiale Erweiterung in zwei Richtungen eine starke Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Rezirkulation heißer Verbrennungsgase. Unter diesen Bedingungen wird eine schnelle Aufwärmung des Brennstoffes auf Zündtemperatur und Durchzündung auch bei hohen Grobkorn- und Ascheanteilen gesichert.After fuel leakage, the radial expansion in two directions causes a strong reduction in the flow rate with simultaneous recirculation of hot combustion gases. Under these conditions, a rapid warming of the fuel to ignition temperature and ignition is ensured even at high coarse grains and ash.

Vorteilhaft ist weiterhin die erreichte homogene Verteilung des Brennstaubes im Brenner. Dadurch wird eine Stränenbildung vermieden und ein hoher Brennstoffausbrand erreicht. Die Zuführung der Sekundärluft in 2 Stufen ermöglicht die Kühlwirkung für den gezündeten Brennstoff zu begrenzen und im Zusammenhang mit der äußeren trichterförmigen Erweiterung des Brenners die Verbrennung der chemischen Reaktion angepaßt zu stabilisieren und zu fördern. Günstig für den vollständigen Ausbrand des Brennstoffes bei geringem Luftüberschuß ist dabei die Aufwärmung und verdrallte Zuführung der Sekundärluft in einer 2. Stufe.A further advantage is the achieved homogeneous distribution of the fuel dust in the burner. This avoids the formation of a stream and achieves high fuel burn-out. The supply of the secondary air in 2 stages allows to limit the cooling effect for the ignited fuel and, in conjunction with the outer funnel-shaped extension of the burner adapted to stabilize the combustion of the chemical reaction and promote. Favorable for the complete burnout of the fuel at low excess air is the heating and twisted supply of secondary air in a second stage.

Durch die hohe Energiedichte besitzt der Brenner geringe Abmessungen.Due to the high energy density, the burner has small dimensions.

Claims

Burner for the combustion of pre-crushed ignitable solid fuels with tubular! Brennstaubeinlauf and querschnittserweitertem deflection area, Brennstaubkanal, secondary air supply and swirling devices, characterized in that in the deflection region (4) of the Brennstaubeinlaufes (2) for Brennstaubkanal (3) baffles (5) are arranged, each of which is at an angle of 120 ° to the Brennstaubeinlaufachse (6) in that the tubular inner flow restriction (7) of the constant-diameter combustion dust channel (3) is guided to the burner mouth (9), the annular flow-through cross-section (8) of the combustion dust channel (3) having a diameter ratio di to d ₂ 1.2 to 2 and the inner flow restriction (7) and the Brennstaubkanal (3) from the region of the burner mouth (9) radially outwardly at an angle of about 10 ° are cross-sectional widening that provided after the exit of the fuel dust, a radial expansion of the flow cross-section in both directions is and that by means of an annular arrangement of an inner n and an outer Sekundärluftzuführungskanaies (11,12) around the Brennstaubkanal (3) is divided into two secondary air supply, the outer secondary air supply channel (12) is guided with its outer boundary (15) into the combustion chamber and a funnel-shaped cross-sectional widening of the inner boundary (14 ) having.

For this 1 page drawings

Field of application of the invention

The field of application of the invention relates to the combustion of pre-crushed ignitable solid fuels, in particular with high coarse grains and ash content and low gas content in combustion chambers for boiler systems and industrial furnaces with a high cooling effect and relatively low combustion performance.

Characteristic of the known technical solutions

For the combustion of pre-shredded or pulverulent fuels, methods and devices are known which require the use of high-quality fuels, a high heat output and a continuous auxiliary firing. Thus, the known methods in large power plants based on the high heat output of the combustion chamber and the necessary simultaneous operation of several burners in a furnace or on the constant operation of backup firing. In this case, operating problems with regard to fuel ignition and burnout occur due to poorer fuel qualities, for example due to inhomogeneously ground dusts with a high proportion of coarse grain and a high ash content. So far, only fuels with an ash content of up to 15% can be stably burned. According to DD-WP 207119 IPC F23 D1 / 00, a device is known which introduces a heavily coaled combustion chambers via a relatively large central tube a coal dust-air mixture at high speed and this then with the other combustion air, which is supplied via a swirl ring, burns without auxiliary firing.

With the said device, only a concentration of 0.75 kg fuel / m ³ air is achieved at Brennermund. In this case, a uniform distribution of the fuel at the fuel outlet of the burner - the mouth of the central tube - is not achievable, and the combustion are limited by the single-stage secondary air supply and the lack of training a burner mouth and an ignition-stabilizing outer truncated cone. With this device can not ignite fuels with high coarse grain and ash content, such. B. from fine coal coal coal be burned.

Object of the invention

The invention has the aim of avoiding the disadvantages of the described prior art and to develop a burner for pre-shredded, difficult to ignite solid fuels, with the above all combustion chambers with low combustion and high cooling effect can be operated economically.

Explanation of the essence of the invention

The invention has for its object to develop a burner for burning pre-crushed solid fuels with an inhomogeneous and coarse grains and ash contents up to 40% and a proportion of volatile to less than 15% in combustion chambers for boiler systems and industrial furnaces with relatively low combustion and high cooling effect, which guarantees stable and complete combustion without auxiliary firing. The task is solved as follows:

A known per se rotationally symmetrical burner with tubular! Brennstaubeinlauf, Brennstaubkanal and secondary air supply is provided according to the invention with a cross-sectional widening of the Brennstaubeinlaufes in the deflection of Brennstaubkanal, with the arrangement of a tubular flow restriction in the interior of Brennstaubkanales and its annular cross-section training and each with a respective annular arranged around the Brennstaubkanal inner and outer Sekundärluftzuführungskanal. In the cross-sectional widening of the fuel dust inlet baffles are each arranged at an angle of 120 ° to the Brennstaubeinlaufachse.