DD149699A1 - Verfahren und vorrichtung fuer die thermische aufbereitu - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehoerige Vorrichtung zur thermischen Aufbereitung von Kohlenstaub zur anschlieszenden Verbrennung. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, Kohlenstaub fuer die Verbrennung so aufzubereiten, dasz Staeube beliebiger granulometrischer Zusammensetzung eingesetzt werden koennen, die bei ihrer Verbrennung eine kurze heisze Flamme mit einem hohen Anteil an festen Kohleteilchen erzeugen. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz gemaesz Variante 1 dem Kohlenstaub zur teilweisen pulsierenden Verbrennung Luft entsprechend eines Luftfaktors Lambda = 0,2 bis 0,5 zugesetzt wird und die Hauptverbrennung des so thermisch aufbereiteten Kohlenstaubes mit Sekundaerluft erst auszerhalb der Aufbereitungseinrichtung erfolgt. Gemaesz Variante2 verbrennt zuerst nur ein Teil des Kohlenstaubes vollstaendig, unter pulsierenden Bedingungen bei einem Luftfaktor von Lambda = 1,0 bis 1,05. Anschlieszend wird dem Heiszgas die Hauptmenge des Kohlenstaubes zur thermischen Aufbereitung zugesetzt. Schlieszlich erfolgt die Verbrennung der Hauptmenge mit Sekundaerluft erst auszerhalb der Aufbereitungseinrichtung.

Description

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Verfahren und Vorrichtung für die thermische Aufbereitung von Kohlenstaub

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur thermischen Aufbereitung von Kohlenstaub zur anschließenden Verbrennung·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, Schwingfeuergeräte zur Erzeugung von Wärme und / oder Schub zu verwenden* Dabei werden feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe genannt· Es ist gemäß DD - PS 131 066 weiter bekannt, Schwingfeuergeräte zur Verdampfung von Öl zur Erzeugung eines ÖldampfStrahles einzusetzen, indem der ölstrom mittels Hüllrohr das Resonanzrohr des Schwingfeuergerätes umgibt· Schwingfeuergeräte dienen auch auf Grund ihrer turbulent austretenden Heißgase als Hilfsgeräte zur Verbesserung der Verbrennung von öl oder Gas, wie beispielsweise in DD - PS 113 398 und SU - PS 523 245 beschrieben·

Die Beheizung von Hochtemperaturreaktoren, beispielsweise Drehöfen, mit Kohlenstaub ist bekannt. In vielen Fällen sind die technisch anfallenden Stäube aber zu grob, so daß eine Nachmahlung notwendig wird· Dieser zusätzliche Schritt ist aber kostenintensiv und besonders bei Braunkohlen mit Risiken behaftet* Ein technisch anfallender Braunkohlen-

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staub ist beispielsweise gekennzeichnet durch:

mittlere Korngröße ^£ 100 /um, Siebrückstand 200 ,um ^Q bis 10 %_t

während für seine rasche Verbrennung eine mittlere Korngröße von 60 bis 80 ,um mit einem Siebrückstand von 200 ,um £ 2 % gefordert wird·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Kohlenstaub für die Verbrennung so aufzubereiten, daß Stäube beliebiger granulometrischer Zusammensetzung eingesetzt werden können und daß die Wärmeübertragung von der Flamme auf das au erwärmende Gut bevorzugt durch Strahlung erfolgt·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kohlenstäube so aufzubereiten, daß ihre Verbrennung mit Luft außerordentlich rasch erfolgt, um hohe Flammentemperatüren zu erzielen· Weiterhin soll der Kohlenstaub vor der Verbrennung so zerkleinert werden, daß sich seine granulometrische Zu- . eammensetzung erheblich nach kleineren Teilchen verschiebt und sich die Teilchenzahl wesentlich erhöht.Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kurze und heiße Flamme mit einem hohen Anteil an festen Kohleteilchen zu erzeugen, um damit einen effektivereren Wärmeübergang von der Flamme auf das zu erwärmende Gut, beispielsweise ein Zementrohmehl oder -klinker, durch Strahlung zu erreichen· Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Kohlenstaub einer pulsierenden Verbrennung unterworfen wird· Dabei wird mit Luftunterschuß gearbeitet, so daß nur ein Anteil des Kohlenstaubes pulsierend verbrennt· Der Hauptanteil des Kohlenstaubes wird durch die Verbrennungsgase sehr rasch aufgeheizt· Es wurde gefunden, daß die im Kohlenstaub enthaltenen oder durch Pyrolyse entstehenden Gase

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nicht rasch genug aus dem Kohlekorn abdiffundieren, so daß über eine Sprengwirkung eine Zerkleinerung der unverbrannten Kohleteilchen stattfindet· Je gasreicher der Kohlenstaub, umso wirkungsvoller läuft dieser Quasimahlvorgang ab» Leshalb eignen sich Braunkohlen für diesen thermischen Aufbereitungsschritt besser als Steinkohlen· Das Zweiphasengemisch, bestehend aus Verbrennungsgasen, evtl· Luftresten und heißem Kohlenstaub, tritt so aufbereitet in den. eigentlichen Feuerungsraum eines beliebigen Brennaggregates ein· Die nunmehr stattfindende Hauptverbrennung mit zusätzlich eingespeister Sekundärluft verläuft infolge Turbulenzerzeugung durch die vorangegangene partielle pulsierende Kohleverbrennung intensiver als bei der Gleichstromverbrennung· Die .entstehende Flamme ist demzufolge kurz und heiß· Die noch nicht verbrannten Kohlenstaubteilchen werden hoch erhitzt und strahlen· Bekanntlich ist die abgestrahlte Energiestromdichte der 4· Potenz der Temperatur proportional und bekanntlich beträgt der Wärmeübergang durch Strahlung ein mehrfaches gegenüber der Konvektion· - Als Kohlenstaub können beispielsweise Braunkohlenfilterstaub, Steinkohlenabrieb oder auch Mischungen von Braunkohlen- und Steinkohlenstaub zum Einsatz gelangen·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden· Die dazugehörige Zeichnung zeigt ein Schwingfeuergerät zur thermischen Aufbereitung von Kohlenstaub·

Gemäß Variante 1 und Fig· 1 dient ein Schwingfeuergerät ₉ bestehend aus der Brennkammer 1 mit den aerodynamischen Ventilen 2 und dem Resonanzrohr 3 zur thermischen Aufbereitung von Kohlenstaub. Das Schwingfeuergerät mündet mit dem Resonanzrohr 3 in den Feuerungsraum 4 beispielsweise in die Brennzone eines Drehofens, wo die eigentliche Ver-

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brennung vonstatten geht». Der Eintragsstutzen 5 bleibt bei dieser Variante verschlossen· Der gesamte zu verbrennende Kohlenstaub wird mittels eines Primärluftstromes, von einem Lüfter erzeugt, durch die aerodynamischen Ventile 2 in die Brennkammer 1 eingetragen· Die Primärluftmenge wird so bemessen, daß/lf^O_t2 bis 0,5 ist· Damit kann maximal nur die äquivalente Kohlenstaubmenge im Schwingfeuergerät umgesetzt werden· Bei laufendem Betrieb erfolgen in der Brennkammer 1 die Zündung und Verbrennung des Kohlenstaubanteiles· Die heißen Brenngase und der aufgeheizte überschüssige Kohlenstaub^langen durch das Resonanzrohr 3 in den Feuerungsraum 4, wo mit eingespeister Sekundärluft die Verbrennung des Kauptanteiles des Kohlenstaubes stattfindet·

Gemäß Variante 2 und Pig· 1 wird ein gleiches Schwingfeuörgerät verwendet wie in Variante 1 beschrieben· Ein Anteil des zu verbrennenden Kohlenstaubes von etwa 25 % wird mittels eines Primärluftstromes, von ejuaem Lüfter erzeugt, durch die aerodynamischen Ventile 2 in die Brennkammer 1 eingetragen· Die Primärluftmenge wird so bemessen, daß die Verbrennung dieses Anteiles hier nahezu vollständig abläuft, /£ also etwa 1,0 bis 1,05 beträgt· Die heißen Brenngase strömen durch das Resonanzrohr 3· über den Eintragsstutzen 5 wird bei dieser Variante, in bekannter Weise, die Hauptmenge des Kohlenstaubes den heißen Brenngasen zugesetzt« Der Eintragsort richtet sich nach der Beschaffenheit des Kohlenstaubes. Bevorzugter Eintragsort ist die Verbindungsstelle Brennkammer/Resonanzrohr· Im Resonanzrohr 3 erfolgt die thermische Aufbereitung dieses Kohlenetaubanteiles· Die eigentliche Verbrennung geschieht wieder mit Sekundärluft im Feuerungsraum 4·

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung bestehen einmal darin, daß vom kostenaufwendigen Heizöl auf den einheimischen Brennstoff Kohle zurückgegriffen werden kann· Die technisch immer anfallenden Koh-'

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lenstäube können ohne weitere Aufmahlung, die bei Braunkohlenmahlung evtl. unter Schutzgas vorgenommen werden muß, eingesetzt v/erden, wobei eine Mahlwirkung durch die schockartige Aufheizung des Kohlenstaubes stattfindet· Die entstehende Flamme ist durch Turbulenz der Verbrennungsgase des Schwingfeuergerätes kurz, heiß und leuchtend, SD daß der angestrebte Wärmeübergang auf das Material beispielsweise in einem Drehofen bevorzugt durch Strahlung erfolgt·

Claims (3)

-6- Erfindungsansprucn

1· Verfahren für die thermische Aufbereitung von Kohlenstaub zu seiner anschließenden Verbrennung, gekennzeichnet dadurch , daß dem Kohlenstaub zur teilweisen pulsierenden Verbrennung Luft entsprechend eines Luftfaktors /1° 0,2 bis 0,5 zugesetzt wird und die Hauptverbrennung des so thermisch aufbereiteten Kohlenstaubes mit Sekundärluft erst außerhalb der Aufbareitungseinrichtung erfolgt.

2· Verfahren für die thermische Aufbereitung von Kohlenßtaub zu seiner anschließenden Verbrennung, gekennzeichnet dadurch, daß zuerst nur ein Teil des Kohlenstaubes vollständig unter pulsierenden Bedingungen bei einem Luftfaktor von y£» 1,0 bis 1,05 verbrennt und anschließend die Kauptmenge des Kohlenstaubes zur thermischen Aufbereitung dem Heißgas zugesetzt wird und die Verbrennung der Hauptmenge erst außerhalb der Aufbereitungseinrichtung erfolgt,

3· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Resonanzrohr (3) eines Schwingfeuerreaktors in einen Feuerungsraum (4) und in das Resonanzrohr (3) ein Eintragsstutzen (5) für den Kohlenstaub mündet·

Hierzu 1 Seite Zeichnung