DE2806363C2

DE2806363C2 - Verfahren zum Zünden der Verbrennung von Kohlenstaub

Info

Publication number: DE2806363C2
Application number: DE2806363A
Authority: DE
Inventors: Martin Edward East Granby Conn. Smirlock; Donald Arthur Haddam Conn. Smith
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1977-02-18
Filing date: 1978-02-15
Publication date: 1985-06-27
Also published as: FR2381242B1; FI780525A7; GB1588078A; FI62896C; SE433878B; AU3362978A; IT7820353A0; ES467075A1; NL7801829A; CA1086146A; SE7801871L; AU520507B2; FR2381242A1; BR7800999A; DE2806363A1; IT1092756B; FI62896B; NL174871C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zünden der Verbrennung von Kohlenstaub in einem nicht vorgewärmten Verbrennungsraum nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Aus Mitteilungen der VGB, 50 (1970) 3, Seiten 186 bis 190 ist ein Verfahren zum Zünden der Verbrennung von Kohlenstaub bekannt, bei dem Kohlenstaub-Drallflammen im Dauerbetrieb verwendet werden, wobei Vorheiztemperaturen von 80⁰C für das Kohle-Luft-Gemisch und im allgemeinen von 300° C für die Sekundärluft verwendet werden. Wenn man unter diesen Bedingungen anfänglich zünden wollte, wäre hierfür ein getrennter Energieeinsatz notwendig. Im übrigen wird hierbei eine stöchiometrische Verbrennung vorgenommen.

Aus der DE-PS 8 81 717 ist ein Kohlebrenner bekannt, der neben einem Hauptbrenner zusätzlich einen Zündbrenner zum Zünden des Kohlenstaub-Luft-Stroms aufweist, der eine elektrisch erhitzbare Wandung aufweist, durch die der Kohlenstaub-Luft-Strom, der zum Zünden verwendet wird, geführt und entsprechend erhitzt wird. Die Zündflamme kreuzt hierbei den Kohlenstaub-Luft-Strom des Hauptbrenners und bringt diesen zum Entflammen.

Aus der US-PS 20 96 945 ist es an sich bekannt, Kohlenstaub-Luft-Gemische durch elektrische Zündfunken zu zünden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs zu schaffen, das keinen zusätzlichen Energieeinsatz und keinen zusätzlichen Zündbrenner benötigt, so daß man auch mit kalter Sekundärluft ebenso wie mit kaltem Kohlenstaub-Luft-Gemisch beginnen kann.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs gelöst.

Zum Zünden kann beispielsweise eine elektrische Zündker7.c verwendet werden. Das entzündete Gemisch befindet sich innerhalb eines Rezirkulationsberciches derart, daß die heißen Verbrennungsprodukte zurück in Richtung auf die Einführungsstelle des Kohlenstaub-Luft-Gemisches rezirkuliert werden, um so die thermische Energie zu konzentrieren, die freigesetzt wird, und eine sich selbst erhaltende Flamme zu schaffen. Die Rezirkulation wird bewirkt durch einen Strom von Sekundärluft Im Interesse einer sicheren Zündung wird zusätzlich zur Steuerung oder Regelung des Luft-Kohlenstaub-Gemischverhältnisses stromaufwärts des Verbrennungsraumes die Geschwindigkeit des Kohlenstaub-Luft-Gemisches verändert gemäß dem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen und dem Vermahlungsgrad der

to Kohle; die Kohlenstaub-Luft-Gemisch-Einführungsgeschwindigkeit liegt dann im Bereich zwischen 20 und 25 m/sec. In einigen Fällen wird die Zuschaltung der Sekundärluftströmung, welche die Rezirkulation der heißen Verbrennungsprodukte zurück zu der Kohlenstaub-Luft-Einführungsstelle bewirkt, verzögert; dies trifft insbesondere in dem Fall zu, daß Zündfunken hoher Energie Anwendung finden. Die Sekundärluft trägt nur mit etwa 15% zu der stöchiometrisch erforderlichen Verbrennungsluft bei.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Abbildung näher erläutert, die eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens im Schnitt zeigt
Gemäß der Figur führt ein Zuführrohr 16 pneumatisch Kohlenstaub in die Zündzone des Brenners. In der Darstellung steht demgemäß das linke Ende des Kohlenstaubrohres 16 in Verbindung mit einer Kohlenstaubzuführung, während das rechte Ende des Zuführrohrs 16 in einen hohlkonischen Diffusor 22 ausläuft, der von dem Zuführrohr 16 durch Stützen 21 getragen wird. Ein Zünder 23 wird unmittelbar stromabwärts der Mündung des Zuführrohrs 16 positioniert In der dargestellten Ausführungsform des Zünders 23 tritt dieser durch die Seite des Brenners ein. Er umfaßt einen Hochenergiefunkenzünder, ähnlich der Bauart, die gegenwärtig für die Zündung von ölbrennern verwendet wird. Der Zünder 23 ist, wie in der Figur angedeutet, typischerweise zurückziehbar montiert, so daß er aus der Verbrennungszone in einen Schutzbereich verbracht werden kann, nachdem gezündet worden ist

Der Brenner umfaßt ferner eine Sekundärluftzuleitung 20, die koaxial zum Zuführrohr 16 angeordnet ist. Die Sekundärluftzuleitung 20 steht mit einer Luftkammer 14 in Verbindung, die zylindrisch sein und einen etwas größeren Durchmesser als die Sekandärluftzuleitung 20 selbst aufweisen kann. Die Luftkammer 14 enthält mehrere Flügel oder Schaufeln 12. Die Flügel 12 sind so angeordnet daß auf die in die Sekundärluftzuleitung 20 aus der Kammer 14 eintretende Luft ein Drall übertragen wird. Eine Lufteinlaßleitung 10 führt zur Luftkammer 14 von einer (nicht dargestellten) Druckluftquelle. Die Sekundärluftzuleitung 20 mündet in einen mit feuerfestem Material ausgekleideten Wirbler 24, der eine divergierende Düse begrenzt.

In einer in der Praxis erprobten Ausführungsform hatte das Zuführrohr 16 einen Innendurchmesser von 2,5 cm, die Sekundärluftzuleitung 20 hatte einen Innendurchmesser von 15 cm und der Wirbler 24 hatte am offenen Ende einen Durchmesser von 27,5 cm bei einem

Divergenzwinkel von 35°.

In einem erfolgreichen Versuch, bei dem unterbituminöse Kohle zu einer Korngröße vermählen worden war, bei der 70% kleiner als 0,075 mm waren, betrug der obere Grenzwert des Luft/Kohlc-Gewichlsverhältnis-

M ses 1,0. Das optimale I.uft/Kohlc-Gewiehtsvcrhiiltnis ändert sich in Abhängigkeit vom Typ der Kohle.

Um den Brenner nach der Figur zu betreiben, wird der Zünder 23 in die eingeführte Position bewegt und in

Betrieb gesetzt Bei Verwendung eines Funkenzünders, der Funken mit einem Energiekontakt von etwa 25 Joule erzeugt, welche jeweils etwa 10 Mikros>;kunden dauern, und unter Verwendung einer Folgefrequenz von 10 Hertz, ergab sich ein brauchbares Zündverhalten. Ein Kompressor wird in Betrieb genommen, wenn die Zündeinrichtung zu arbeiten begonnen hat, und auch die Kohlezuführung wird gestartet Die Druckluft nimmt zugemessene Mengen an Kohlenstaub mit und trägt sie durch das Zuführrohr 16 und den hohlkegeligen Diffusor 22. Zwar ist es möglich, den Brenner nach F i g. 1 ohne den hohlkegeligen Diffusor 22 zu betreiben, doch wird es als wünschenswert angesehen, diesen Diffusor 22 vorzusehen, um einen geringen Anteil an Rezirkulation während der Zündstufe einzuführen.

Das Kohlenstaub/Luftgemisch, das in die Nachbarschaft des Zünders 23 gebracht worden ist, wird gezündet durch die Energie, die vom Zünder 2i übertragen wird, und die resultierende Flamme breitet sich durch die Kohle aus. Im Ergebnis findet die Zündung statt, und eine relativ unstetige Flamme existiert am Auslaß des Brenners. An diesem Punkt stellt ein Beobachter 26 oder ein automatisches F'ammenerfassungssystem fest, daß die Zündung stattgefunden hat, und nimmt die Sekundärluftströmung durch die Lufteinlaßleitung 10 in Betrieb. Die Flügel 12 fuhren eine Drehung in diese Luftströmung ein, was zu einem spiraligen oder mit Drall behafteten Luftstrom führt, der längs der Sekundärluftzuleitung 20 und durch den Wirbler 24 strömt. Der Wirbler 24 ist eine divergierende Düse, welche den Rezirkulationseffekt unterstützt, der von Natur aus eintritt infolge der divergierenden Luftströmung. Der Drallstrom der Luft umhüllt die Verbrennungszone und die heißen Verbrennungsprodukte werden zurück in den Bereich getragen, wo frische Kohle eingeführt wird.

Der beobachtbare Effekt dieser Rezirkulation besteht darin, daß die Flamme stabilisiert wird, und die Stabilität der Flamme ist derart, daß der Zünder 23 aus- ;_; geschaltet und zurückgezogen werden kann. In dieser f Position ist der Zünder 23 geschützt und bleibt so gegen ¹^ Beschädigungen infolge der intensiven Hitze der Ver-I₁-brennung abgeschirmt.

ί ί Es wird angenommen, daß diese direkte Zündung von

ν Kohlenstaub erfolgreich ist, weil sie angemessene Be-■. dingungen für die Ausbreitung der Flamme innerhalb ;w des strömenden Kohlenstaubstromes liefert, nachdem fj} der Zünder die Zündung einiger Kohlepartikel bewirkt !;' hat.

|; Das erfindungsgemäße Verfahren kann verwendet

! werden zum Anfahren von Kesselfeuerungen. Bei Kes-' selfeuerungen ist es notwendig, daß der Kessel auf eine ; ι erhöhte Temperatur gebracht wird, bis konventionelle Kohlebrenner richtig arbeiten können. Das Verfahren p kann aber auch verwendet werden, um neben der Zünp dung auch eine Stabilisierung bei niedriger Last des i: Kessels herbeizuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Zünden der Verbrennung von Kohlenstaub in einem nicht vorgewärmten Verbrennungsraum, in den ein Gemisch aus Kohlenstaub und Luft in Form eines divergierenden Stroms eingeführt, dort gezündet und die gezündete Flamme durch einen rotierenden Zustrom von Sekundärluft in den Verbrennungsbereich koaxial um den Kohlenstaubstrom stabilisiert wird, wobei im Zentrum des divergierenden Stroms heiße Verbrennungsprodukte in Richtung auf die Einführungsstelle rezirkulieren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch mit einem Luft/Kohle-Gewichtsverhältnis von weniger als 0,5 verwendet, die fcinführungsgcsfhwindigkeit des Gcmischs m den Verbrennungsraum im Bereich von 20 bis 25 m/sec gehalten und die Energiezufuhr zum Zünden über eine intermittierende elektrische Entladung im Inneren des divergierenden Kohlenstaubstroms vorgenommen wird, und daß die Sekundärluft etwa 15% der stöchiometrisch erforderlichen Verbrennungsluft beträgt.