DD156630A1

DD156630A1 - ARRANGEMENT FOR THE DRILLAGE ADJUSTMENT OF THE SECOND AIR FOR SPIRAL BURNERS

Info

Publication number: DD156630A1
Application number: DD22784781A
Authority: DD
Inventors: Helmut Effenberger; Roland Brendel
Original assignee: Helmut Effenberger; Roland Brendel
Priority date: 1981-02-25
Filing date: 1981-02-25
Publication date: 1982-09-08

Abstract

Die Vorrichtung ist einsetzbar zur Drallverstellung der Zweitluft bei Wirbelbrennern in vorwiegend kohlenstaubgefeuerten Dampferzeugern von Kraftwerken oder in Kohlenstaubgefeuerten Industrieoefen und ermoeglicht entgegen der bisher ausgeuebten Praxis ueber eine Drallregulierung der Zustroemluft eine bewusste Beeinflussung des Wirkungsgrades des Dampferzeugers.The device can be used for swirl adjustment of the secondary air in vortex burners in predominantly coal dust-fired steam generators of power plants or in Kohlenstaubgefeuerten Industrieoefen and allows against the previously practiced practice via a swirl regulation of the air supply a deliberate influence on the efficiency of the steam generator.

Description

1« Erfindungsbeschreibung Titel1 «Description of the invention Title

Anordnung zur Darstellung der Zweitluft bei Wirbel brennernArrangement for displaying the secondary air at vortex burners

Die Anordnung zur Drallverstellung der Zweitluft bei Wirbelbrennern ist anwendbar bei kohlenstaubgefeuerten Dampferzeugern in Kraftwerken oder kohlenstaubgefeuerten Industrieöfen.The arrangement for swirl adjustment of the secondary air in vortex burners is applicable to coal dust-fired steam generators in power plants or pulverized coal-fired industrial furnaces.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Heueste Untersuchungen ergaben, daß die Vorteile des Wirbelbrennerprinzips ~ wesentlich verbesserte Zündstabilität und intensivere Verbrennung - auch für ballasthaltige Rohbraunkohlen genutzt werden können, wenn ein doppeltkonzentrischer Brenner verwendet wird, in dessen Kernrohr Trockurigsgas ~ Brüden - Kohlenstaub Gemisch unverdrallt eingeblasen wird» Die im äußeren Ring strömende Zweitluft wird verdrallt.Recent investigations have shown that the advantages of the vortex burner principle - significantly improved ignition stability and more intense combustion - can also be exploited for ballast-containing crude lignite when using a double-concentric burner in whose core tube dry gas ~ vapors - pulverized coal mixture is injected untwisted »The flowing in the outer ring Secondary air is twisted.

Als grundsätzliche konstruktive Lösungen für die Drall erzeugung des Sekundärluftstromes sind bekannt /1/As a fundamental constructive solutions for the swirl generation of the secondary air flow are known / 1 /

- die Verwendung eines tangentialen Einlaufes an einer oder mehreren Stellen des Umfangs- The use of a tangential inlet at one or more points of the circumference

- die Verwendung von radialen oder axialen Leitschaufeln«,- the use of radial or axial vanes,

F&r die Umrü*stung von Großdampferzeugern in Kraftwerken auf Wirbelbrenner sind unter gegenwärtigen technischökonomischen Aspekten einfache tangentiale Einlaufe vorgesehen unter zusätzlicher Verwendung axialer Leitschaufeln und der Einsatz von Anordnungen zur D_rallstellung, die aus technischer Sicht nicht kompliziert sind.F & r Umrü * stung of steam generators in power plants vortex burner are present technical-economic aspects simple tangential enemas provided with additional use of axial vanes and the use of arrangements for D _r allstellung that are not complicated from a technical standpoint.

Bei den bekannten Konstruktionen handelt es sich um starre Anordnungen mit festliegendem Abströmwinkel der Zweitluft.In the known constructions are rigid arrangements with a fixed outlet angle of the secondary air.

Die Flammenausbildung an einem doppelkonzentrischen Brenner mit festliegendem Verhältnis der Querschnitte für Trägergas - Staubgemischstrom und Sekundärluftstrom hängt im wesentlichen ab vonThe flame formation on a double-concentric burner with a fixed ratio of the cross sections for carrier gas - dust mixture flow and secondary air flow depends essentially on

- dem Abströmwinkel der Zweitluft- The outlet angle of the secondary air

- dem Massestromverhältnis Gemisch zu Zweitluft ~ der Brennstaubqualität (Ballastgehalt)- the mass flow ratio mixture to secondary air ~ the fuel dust quality (ballast content)

- der Brennstaubkonzentration im Gemisch- the concentration of fuel dust in the mixture

Hohe Manövrierfähigkeit als Anforderung an die Dampferzeugeranlage beinhaltet vor allem die Teillastfahrweise in einem großen Regelbereich. Der im wesentlichenHigh maneuverability as a requirement for the steam generator system includes above all the partial load operation in a large control range. The essentially

vom Luftverhältnis beeinflußte Wirkungsgrad des Dampferzeugers kann bei Teillast nur durch entsprechende Drosselung der'Verbrennungsluftmenge ausreichend große bleiben» Diese Änderung des Masseverhältnisses zwischen Sekundärluft und Trägergas - Staub - Gemisch sowie die Absenkung der Brennstaubkonzentration im Gemisch bei der Teillastfahrweise von Rohbraunkohlenstaubfeuerungen mit drehzahlkonstanten Ventilatorinühlen kann zu einer wesentlichen Verschlechterung der Flammenstabilität führen« Die negative Wirkung der Drosselung der Sekun» därluftmenge kann aber durch eine Erhöhung des Dralls kompensiert werden,,The efficiency of the steam generator influenced by the air ratio can remain sufficiently large at partial load only by appropriate throttling of the combustion air quantity. This change in the mass ratio between secondary air and carrier gas-dust mixture and the reduction of the fuel dust concentration in the mixture during the partial load operation of raw lignite dust furnaces with constant-speed fan mills can lead to a lead to a significant deterioration in flame stability "The negative effect of throttling the secondary air quantity can be compensated by increasing the twist,

Weiterhin erfordert jede Brennstoffqualität, die in erster Linie vom Wassergehalt des Staubes bestimmt wird, z. T«, unterschiedliche Drallgrade, d_oh. andere Abströmwinkel der Sekundärluft«, Bei einem Brennstoffwechsel infolge Grubenwechselj Mehrgrubenbekohlung oder kurzzeitigeren Qualitätsschwankungen kann eine Dralländerung notwendig werden, um die Flaminenstabilität zu gewährleisten_e Bei starrer Konstruktion ist dies nur durch Umbauten möglich«.Furthermore, any fuel quality, which is primarily determined by the water content of the dust, z. T ", different degrees of twist, d _o h. other outlet angles of secondary air. "In the case of a change of fuel due to pit changes or multiple fluctuations in quality, a change of spin may be necessary to ensure the stability of the flames _e In the case of rigid construction, this can only be achieved by conversions".

Beide Beispiele sind für die Betriebssituation an Dampferzeugern der Kraftwerke kennzeichnend,Both examples are characteristic for the operating situation at steam generators of power plants,

Da ungenau eingestellte Wirbelbrenner zu schlechteren Terbrenhungsverhältnissen führen als herkömmliche Plachschlitzbrenner, ist eine Drallstellbarkeit grundsätzlich vorteilhaft, um die Notwendigkeit des Heizöleinsatzes zur Stützfeuerung mit großer Sicherheit auszuschließen.Since inaccurately set vortex burners lead to poorer Terbrenhungsverhältnissen than conventional Plachschlitzbrenner, a twistability is basically advantageous to eliminate the need for the Heizöleinsatzes for support firing with great certainty.

Wirbelbrenner mit regelbaren Drallerzeugern sind bekannt. Hierzu gehören folgende Ausführungsmöglichkeiten.Vortex burners with controllable swirl generators are known. These include the following execution options.

- Eine Verstellung axialer Leitschaufeln ist wegen Abdichtungsproblemen praktisch konstruktiv nicht ausführbar /1/- An adjustment of axial vanes is practically constructive not feasible because of sealing problems / 1 /

- Die Verstellung von radialen Leitschaufeln ist möglich.¹ Ebenso wurde for eine Versuchsanlage nach /2/ eine Konstruktion verwendet, bei der die Sekundärluft durch Kanäle einströmt, die radial bzw. tangential angeordnet sind. Durch eine Verstellung wird eine gleichzeitige Änderung der radialen und tangentialen Stromungsquerschnitte vorgenommen. Hieraus resultiert der unterschiedliche Drall.- The adjustment of radial vanes is possible. ¹ Likewise, for a pilot plant according to / 2 / a construction was used in which the secondary air flows through channels, which are arranged radially or tangentially. By adjusting a simultaneous change of the radial and tangential flow cross sections is made. This results in the different spin.

Diese Anordnungen radialer Leiteinrichtungen sind grundsätzlich sehr platzintensiv. Sie erfordern große Durchmesser und sind bei den dicht benachbart angeordneten Wirbeibrennern bei Umrüstung der vorhandenen Dampferzeugern deshalb nicht anwendbar,These arrangements of radial guide devices are basically very space-intensive. They require large diameters and are therefore not applicable to the closely adjacent arranged Wirbeibrennern when retrofitting the existing steam generators,

- Verwendung eines zusätzlichen axialen Luftzutrittes neben dem tangentialen. Der Drall wird durch unterschiedlich eingestellte axiale und tangentiale Luftanteile verändert /2/.- Use of an additional axial air inlet next to the tangential. The twist is changed by differently set axial and tangential air portions / 2 /.

Diese Variante hat den lachteil, daß eine zusätzliche Luftleitung für den Axialluft strom zu jedem Brenner erforderlich ist und je Brenner zusätzlich noch 2 Drosseleinrichtungen für den axialen und für den tangentialen Teilstrom benötigt werden.This variant has the lachteil that an additional air line for the Axialluft stream to each burner is required and each burner additionally 2 throttling devices for the axial and for the tangential partial flow are needed.

_Zi£]^der_Erfindun2_Zi £] ^ der_Erfindun2

Pur die Rohbraunkohlenstaubfeuerung mit Ventilatormahlen soll für die Einbauverhältnisse von Wirbelbrennern an Großdampferzeugern eine technisch unkomplizierte, nachröstbare Anordnung zur Dralländerung der Zweitluft beschrieben werden, diePur the raw lignite dust firing with fan grinding is to be described for the installation conditions of vortex burners to large steam generators a technically straightforward, nachröstbare arrangement for swirl change of the secondary air, the

- keinen zusätzlichen Platz in Anspruch nimmt- does not take up any extra space

- durch Flammenstrahlung bei ungekühlten Brenner nicht beschädigt werden kann- Can not be damaged by flame radiation with uncooled burner

» im Aufbau robust und so einfach wie möglich ist»Sturdy in construction and as easy as possible

- in einer Vorrichtung gleichzeitig die Absperrung eines Brenners erlaubt.- At the same time the shut-off of a burner allowed in a device.

Entgegen bisher geiibter Praxis ist es Aufgabe, eine Drallverstellung während des Betriebes an Wirbelbrennern für die unter dem Ziel der Erfindung genannten charakteristischen Merlanale zu ermöglichen*Contrary to hitherto practiced practice, it is an object to enable a twist adjustment during operation on vortex burners for the mentioned under the aim of the invention characteristic merlanale *

Ausfuhrungsbeispielexemplary

Aus Gründen der Heizölsubstitution ist ein Dampferzeuger mittlerer Größe, etwa für einen 100 MW-Kraftwerkablocks ^von herkömmlichen Plachschlitzbrennern auf ?/ir~ belbrenner umzustellen.For fuel oil substitution, a medium sized steam generator, such as for a 100 MW power plant block, is to be converted ^from conventional flat plate burners to oil burners.

Eine derartige Rekonstruktion ist nach bisher geiibter Praxis sehr aufwendig, und es besteht daher das er~ findungsgemäße BestrebensSuch a reconstruction is very complicated according to previously practiced practice, and there is therefore the endeavor according to the invention

- Axiale Leitschaufeln dicht vor der Brennermiindung entfallen und können damit auch nicht der Zerstörung durch Wärmeeinstrahlung bei abgeschaltetem Brenner unterliegen,Axial guide vanes close in front of the Brennermiindung and thus can not be subject to destruction by heat radiation when the burner is switched off,

- Die tangentiale Einströmung wird durch die Anordnung (Schieber 3) realisiert. Die Luftleistung kann direkt ohne Spiraleinlauf in das Brennrohr münden.- The tangential inflow is realized by the arrangement (slide 3). The air flow can flow directly into the combustion tube without spiral inlet.

- Als Konstruktionselemente werden nur einfache, fertigungsgtinstige Formen verwendet«, Bei richtig bemessenem Spiel ist fie Punktion des Brenners auch ohne zusätzliche Abdichtung des Schiebers 3 gegenüber dem Einlauf 1 und dem äußeren Brennrohr gewährleistet. Die Verdrehung dea Schiebers kann langsam erfolgen und ist nur in einem kleinen Winkelbereich notwendig. Eine einfache Gleitlagerung unter Berücksichtigung der Wärmedehnungen ist ausreichend.- As a construction elements only simple, genigungszustinstige molds are used, in properly sized game fie puncture of the burner is guaranteed even without additional sealing of the slide 3 against the inlet 1 and the outer combustion tube. The rotation of the slider can be slow and is only necessary in a small angular range. A simple plain bearing taking into account the thermal expansions is sufficient.

- Für die separate luftseitige Absperrung einzelner Wirbelbrenner ist keine zusätzliche Drosselvorrichtung erforderlich.- For the separate air-side shut-off individual vortex burners no additional throttle device is required.

Sollen, bedingt durch die zu erwartende Brennstoffqualität vorwiegend hoher Drall zur Anwendung kommen, d, h. daher Drall bei gleichzeitiger|großer Luftmenge (Großer Drall bereits bei Vollast), so ist die Lufteinbindung entweder an zwei gegenüberliegenden Stellen des Umfanges gleichzeitig möglich, wobei dann die beiden Schieber 3 aus einem Teil bestehen sollten (Figur 2), oder die Lufteinbindung 1 wird ebenfalls tangential angesetzt, aber schmaler in der Breite und dafür entsprechend langer in der Tiefe ausgeführt. Die Funktion der erfindungsgemäßen Lösung konnte an Versuchsanlage nachgewiesen werden.If, due to the expected fuel quality, predominantly high swirls are to be used, d, h. therefore swirl with simultaneous large amount of air (large swirl already at full load), so the air is possible either at two opposite points of the circumference at the same time, in which case the two slide 3 should consist of one part (Figure 2), or the air is 1 also tangential but narrower in width and correspondingly longer in depth. The function of the solution according to the invention could be demonstrated on a pilot plant.

/1/ Günther, R, ϊ Verbrennung und Feuerungen/ 1 / Günther, R, ϊ Combustion and combustion

Springer-Verlag Berlin/Heidelberg/¥ew York 1974Springer-Verlag Berlin / Heidelberg / ¥ New York 1974

/2/ van Hemden, L_e ϊ Darstellung einiger Ergebnisoe u, a* von Kohlenstaub-Drallflammen im/ 2 / van Shirts, L _e ϊ Presentation of some results u u, a * of pulverized coal swirl flames in

Hinblick auf Prägen der Modellierung VDI-Beriohte Έτ_β 179, 1972Regarding coining the modeling VDI-Beriohte Έτ _β 179, 1972

Claims

II. Inducement.

1. Arrangement for swirl adjustment of the secondary air in fluidized-bed burners characterized in that at the Miindungsgrenze an inflow into the outer ring of the burner 1 a corresponding outer diameter of the burner curved and its areal dimensioning of the cross-sectional area of an inflow line equivalent slide (3) is arranged radially rotatably.

2. Arrangement according to item 1, characterized in that the slide (3) is continuously moved, starting from the end limit C of an inflow line, flush with the cross section thereof to the limit of the limit D *

3. Arrangement for swirl adjustment of the secondary air in whirling burners characterized in that tangentially staggered Zusfrömleitungen a coupling of the slide Qber takes place according to Figure 2 arranged mounting ring, which is moved in its entirety from the mouth boundary C to D.

For this ^ page drawings