DD289323A5 - Verfahren und einrichtung zum betreiben einer brennkammer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Betreiben einer kohlenstaubgespeisten und selbst zuendfaehigen Brennkammer. Sie ist in der Feuerungstechnik und der industriellen Waermebehandlung anwendbar. Zur gezielten Verlagerung der Lage der Freistrahlflamme ist vorgesehen, nach einem normalen Zuendvorgang, zwischen Brennkammeraustritt und dem Eintritt in den Feuerraum in einem Zwischenrohr Quartaerluft zuzuleiten und die Zufuhr von Sekundaerluft zu verstaerken. Dadurch wird die Flamme herausgetragen, wobei dieser Vorgang durch Meszeinrichtung ueberwacht und genau geregelt werden kann. Figur{Brennkammer, kohlenstaubgespeist, selbst zuendfaehig; Freistrahlflamme; gezielte Lageveraenderung; Quartaerluft, zusaetzlich; Sekundaerluft verstaerken; Meszeinrichtungen}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Betreiben einer -kohlenstaubgespeisten und selbst zündfähigen Brennkammer und ist in der Befeuerungstechnik anwendbar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, eine Zündbrennkammer für Kohlenstaubbetrieb so auszubilden (DD-PS 209 246), daß zentral in das Brennrohr ein Kohlenstaub-Primärluft-Gemisch eingeblasen wird, während in einem darum angebrachten Ringraum tangential Sekundärluft eingeblasen und zunächst im Gegenstrom geführt wird, die dann dem Brennrohr verdrallt durch Einströmeinbauton am Brennrohranfang oder zwischen Brennrohrsegmenten zuströmt. Die Brennkammer ist entsprechend eines Längen-Durchmesserverhältnisses kurz ausgebildet und umfaßt nur die erste Phase der Verbrennung, während der überwiegende Teil des Ausbrandes erst nach Brennkammeraustritt unter Tertiärluftzutritt erfolgt, beispielsweise im Hauptfeuerungsraum eines Dampferzeugers, der auch der Brennraum einer Wirbelschichtfeuerung sein kann. Damit ergibt sich in der Zündbrennkammer eine geringe Brennraumbelastung, und es stellen sich günstige Rezirkulationsbedingungen ein. Dies ermöglicht den Einsatz geringer elektrischer Energie zum Zünden des Kohlenstaub-Luft-Gemisches, was beispielsweise mittels einer Glühkerze (DD-PS 267778) vollzogen werden kann. Der Nachteil solcher und aller anderen bekannten derartigen Brennkammern besteht darin, daß die austretende Flamme höchstens in ihrer Länge steuerbar ist (z. B. DD-PS 209020). Damit kann sich ihre Lage jedoch immer noch unvorteilhaft auf bestimmte von i!ir erfaßte oder nicht erfaßte Bereiche auswirken, beispielsweise hinsichtlich Temperaturbelastung.

Die Erfindung bezweckt die Verbesserung und Erweiterung der Elneatzmögllchkelt von Brennkammern auf Kohlenstaubbasis mit eigener Zündung.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Brennkammern mit Kohlenstaubbetrieb unter Gewährleistung eines sicheren eigenen Zündprozesses mit geringer elektrischer Energie eine gesteuerte Verlagerung der Lage der Freistrahlflamme zu ermöglichen. Zur erfindungsgemäßen Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß bei einer kohlenstaubbetriebenen Brennkammer, die mit geringer elektrischer Leistung selbst zündbar ist, nach dem Durchführen eines normalen Zündvorganges, wobei zentral ein Kohlenstaub-Primärluft-Gemisch eingeblasen, dazu verdrallt Sekundärluft zugeführt wird und der Freistrahlflamme, die noch einen hohen Anteil nicht ausgebrannten Kohlenstaub enthält, Tertiärluft zufließt, eine zusätzliche Zuführung von Quartärluft zwischen Brennkammeraustritt und dem Eintritt in den eigentlichen Feuerraum erfolgt. Diese Quartärluft, die in Druck und Menge dosierbar ist, wird in Richtung des austretenden Freistahles geführt, was zweckmäßigerweise mittels einer Leiteinrichtung in einem Zwischenrohr erfolgt. Mittels dieser Quartärluft und unterstützt durch zusätzliche Verstärkung der Sekundärluftzufuhr wird die Flammenausbildung nach dem Zündvorgang in der Brennkammer bis auf eine geringfügige Teilbrennstoff-Verbrennung herausgetragen, so daß der wesentliche Anteil des geführten Brennstaubes im Feuerraum an einer gewünschten Stelle verbrennt, die von der Heraustragungsströmung der Flamme bestimmt wird. Und deren Druck ist mit den zusätzlichen Luftzuführung, insbesondere durch die Quartärluft, regelbar. Zur gezielten Kenntnis der Flammenlage ist eine Kontrolle mittels optoelektrischer oder thermischer Meßeinrichtungen möglich. Bestimmte Anwendungsfälle können auch eine pulsierende Flammenverlagerung erforderlich machen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles näher ddrgestellt und beschrieben. In der Zeichnung ist eine schematische Darstellung gegeben. Wie daraus hervorgeht, ist eine Brennkammer 1 einem Feuerraum 11 vorgelagert. Die Brennkammer 1 ist als Zündbrennkammer für Kohlenstaubbetrieb ausgebildet. In das im Inneren liegende segmentierte Brennrohr 2 läuft eingengsseitig eine Zuleitung 3 ein, mit der auf nicht näher gezeigte Weise ein Gemisch aus Brennstaub und Primärluft Lt einblasbar ist. In das Brennrohr ragt vom Umfang aus eine Zündeinrichtung 4 hinein, die mittels geringer elektrischer Leistung zu betreiben ist und beispielsweise als Glühkerze oder Glühstab ausgebildet ist. Weiterhin ist kurz vor Brennkammeraustritt tangential eine Zuführung 5 für Sekundärluft L₂ vorgesehen, die in den Ringraum zwischen Mantel der Brennkammer 1 und Brennrohr 2 führt. Dabei sind Eintrittsöffnungen für die Sekundärluft L₂ in das Brennrohr 2 vorhanden in Form einer Dralleinrichtung 6 um die Zuleitung 3 und in Form von Einströmöffnungen 7 als Ringspalte an den Segmentübergängen des Brennrohres 2. Die Brennkammer 1 ist entsprechend der Brennstaubbeladung nach einem Längen-Durchmesser-Verhältnis kurz ausgebildet, so daß in Verbindung mit den Strömungsverhältnissen der überwiegende Toil des Ausbrandes erst nach Brennkammeraustritt erfolgt. Zwischen dem Ausgang der Brennkammer 1 und dem Eintritt in den Feuerraum 11 als Durchbruch 13 in dessen Wandung 12 ist ein Zwischenrohr 8 eingeflanscht. In dieses führen umfangsseitig Zuleitungen 9 für Quartärluft L₄ oder ein nicht brennbares Gas hinein. Im Zwischenrohr 8 ist eine Leiteinrichtung 10 angeordnet, die sich konisch in Richtung Eintritt in den Feuerraum 11 verjüngt, jedoch nicht bis an das Ende des Zwischenrohres 8 reicht. In das Zwischenrohr 8 hinein ragen optoelektronische oder thermische Meßeinrichtungen 14. Diese erstrecken sich bis in den Durchbruch 13 der Wandung 12 und können, wie hier nicht näher gezeigt, auch bis in den Feuerraum 11 hinein angeordnet sein. Dieser Feuerraum 11 ist nur angedeutet. Er kann der Kesselraum eines Großdampferzeugers sein. Jedoch sind auch andere Anwendungsformen möglich, wie beispielsweise industrielle Wärmebehandlungsöfen. In jedem Fall ist aber die Möglichkeit des Zustroms von Tertiärluft L₃ gegeben

Die Erfindung funktioniert wie folgt:

In das Brennrohr 2 der Brennkammer 1 wird durch die Zuleitung 3 ein Gemisch aus Kohlenstaub und Primärluft 11 eingeblasen. Hinzu kommt die Sekundärluft L₂, die durch die Zuleitung 5 in den Ringraum zwischen Mantel der Brennkammer 1 und Brennrohr 2 tangential tingeblasen, dort zunächst im Gegenstrom Bewegung im Brennrohr 2 geführt und dann durch die Dralleinrichtung 6 oder die Einströmöffnungen 7 in das Brennrohr geleitet wird. Infolge der dadurch entstandenen Rezirkulationsbedingungen genügt es, die Zündeinrichtung A mit einer geringen elektrischen Leistung zum Glühen zu bringen, um den Kohlenstaub zu zünden. Dabei erfolgt der überwiegende Teil des Ausbrandes erst nach Brennkammeraustritt unter Zuführung von Tertiärluft L₃.

Soll nun die Lage der aus der Brennkammer 1 austretenden Freistrahlflamme verändert werden, so wird durch die Zuleitungen 9 Quartärluft U in das Zwischenrohr 8 eingeblasen und mittels der Leiteinrichtung 10 zum Durchbruch 13 der Wandung 12 des Feuerraumes 11 hin gelenkt. Zugleich wird die Zuführung von Sekundärluft L₂ verstärkt. Dadurch werden die Strömungsverhältnisse im Bereich des austretenden Strahles aus der Brennkammer 1 und im Brennrohr 2 so verändert, daß die Flamme herausgetragen wird. Die Lage der Flamme ist von den Meßeinrichtungen 14 erfaßt und kann damit genau überwacht und dann mittels der Zuführung von Quartärluft L₄ und Sekundärluft L₂ gesteuert werden. Dies hat den Vorteil, daß die Temperaturzustände örtlich beeinflußt werden können, sowohl in der Brennkammer 1 als auch im Feuerraum 11. Damit sind auch die Verhältnisse in den feuerbeaufschlagbaren Bereichen steuerbar, weil die Flamme dort, wo sie störende Einflüsse hervorruft, weggerührt werden kann, während sie genau in die Lage positionierbar ist, wo sie am effektivsten wirken kann. Auch ist das Einsatzspektrum erweiterbar. So sind derartige Brennkammern beispielsweise günstig für Sinterprozesse in Drehrohrofen anwendbar, wo eine wechselnde Wärmebeaufschlagung erforderlich wird. Dies kann mit einer gezielten Pulsation der Flammenlage erreicht werden.

Claims (8)

1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkammer, die mit Kohlenstaub gespeist wird und mittels geringer elektrischer Energie selbst zündbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst ein normaler Zündvorgang, bei dem ein Kohlenstaub-Primärluft (Lf)-Gemisch in das Brennrohr (2) zentral eingeblasen wird und zusätzlich Sekundärluft (L₂) verdrallt in das Brennrohr (2) gelangt sowie der aus der Brennkammer (1) austretenden Freistrahlflamme Tertiärluft (L₃) zur Gewährleistung eines vollständigen Ausbrandes zufließt, durchgeführt wird und danach zusätzlich Quartärluft (L₄) in einen begrenzten Zwischenraum zwischen Brennkammer (1) und dem Feuerraum (11), in dem der endgültige Ausbrand erfolgt, geführt und dosiert wird und daß zusätzlich die Zufuhr von Sekundärluft (L₂) verstärkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Freistrahlflamme durch optoelektrisch und/oder thermische Meßeinrichtungen (14) überwacht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung von Quartärluft (L₄) pulsierend erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung der Zuführung von Sekundärluft (L₂) pulsierend erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstatt Quartärluft (L₄) ein nichtbrennbares Gas zugeführt wird.

6. Einrichtung zum Betreiben einer Brennkammer, die mit geringer elektrischer Energie zündbar ist und bei der zentral ein Kohlenstaub-Primärluft-Gemisch in das Brennrohr eingeblason wird und Sekundärluft, die zunächst im Gegenstromverfahren im Ringraum zwischen Brennrohr und Brennkammermantel, wo sie tangential ewigeblasen wurde, geführt und dann dem Brennrohr verdrallt zugeführt wird und wo der austretenden Freistrahlflamme, die noch einen hohen Anteil noch nicht ausgebrannter Kohlenstaubpartikel enthält, Tertiärluft zum vollständigen Ausbrand zufließt, wobei die Brennkammer vorzugsweise an einen Feuerraum, in den die Freistrahlflamme gerichtet ist, angeflanscht ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Austrittsöffnung der Brennkammer (1) und dem Feuerraum (11) ein Zwischenrohr (8) eingefügt ist, das mindestens eine Zuleitung (9) für Quartärluft (L₄) aufweist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Zwischenrohr (8) eine Leiteinrichtung (10) für die Quartärluft (L₄) vorgesehen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in das Zwischenrohr (8) in don Durchbruch (13)derWandung (12) zum Feuerraum (11) und/oder in den Feuerraum optoelektrische und/oder thermische Meßeinrichtungen (14) ragen.