DD209246A1

DD209246A1 - KOHLENSTAUBZUENDBRENNKAMMER

Info

Publication number: DD209246A1
Application number: DD24287182A
Authority: DD
Inventors: Gerhard Guetter; Siegfried Homilius; Horst Kaffka; Axel Rademacher; Heinz-Dieter Teller; Joachim Wrana
Original assignee: Gerhard Guetter; Siegfried Homilius; Horst Kaffka; Axel Rademacher; Teller Heinz Dieter; Joachim Wrana
Priority date: 1982-08-30
Filing date: 1982-08-30
Publication date: 1984-04-25
Also published as: DD209246B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine brennstaubbetriebene Einrichtung zur Zuendung und/oder Stuetzfeuerung von Hauptkohlenstaubbrennern in grossen Dampferzeugern. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, einen in jeder Betriebsphase des Dampferzeugers sicheren und zuverlaesslichen Betrieb ausschliesslich mit Kohlenstaub zu ermoeglichen. Die Kohlenstaubzuendbrennkammer ist so dimensioniert, dass das Brennrohr nur die erste Phase der Verbrennung, d.h. die heisse Zuendzone der Kohlenstaubflamme, einschliesst. Der sich einstellende Flammenstrahl kann bei Bedarf ueber entsprechende Nachbrenner mit Druckluft oder Druckluft und Kohlenstaub angereichert werden.The invention relates to a Brennstaubbetriebene device for Zuzusung and / or Stuetzfeuerung of main coal dust burners in large steam generators. The aim and the object of the invention is to enable safe and reliable operation in each operating phase of the steam generator exclusively with pulverized coal. The pulverized coal combustion chamber is dimensioned so that the combustion tube only the first phase of the combustion, i. hot zone of coal dust flame, including. The resulting flame jet can be enriched with compressed air or compressed air and coal dust via appropriate afterburner.

Description

Titel der Erfindung KohlenstaubzündbrennkammerTitle of the Invention Carbon Dust Ignition Chamber

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich, auf eine brennstaubbetriebene Einrichtung zur Zündung und/οder Stützfeuerung von Hauptkohlenstaubbrennern in großen Dampferzeugern.The invention relates to a dust-operated device for the ignition and / or the auxiliary firing of main coal dust burners in large steam generators.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Beim Anfahren eines kohlenstaubgefeuerten Dampferzeugers können die Hauptkohlenstaubbrenner erst dann in Betrieb genommen '"/erden, wenn die Brennkammer des Dampferzeugers eine so hohe Temperatur hat, daß für die Mahltrocknung der Kohle genügend heißes Gas aus dieser Brennkammer zur Verfugung steht und der Hauptkohlenstaubstrahl sicher zündet. Kohlenstaubgefeuerte Dampferzeuger benötigen deshalb für das Anfahren eine zusätzliche Feuerung, die Zündfeuerung.· Dazu werden meist Olzündfeuerungen und wenn hochkalorisches Brenngas zur Verfügung steht, auch Gaszündfeuerungen vorgesehen« In diesem Zusammenhang sind analog zu mit Heizöl betriebenen Zündbrennern unmittelbar am Dampferzeuger angebrachte spezielle Kohlenstaubbrenner bekannt, die gleichzeitig zur Stützfeuerung dienen.When starting a coal dust-fired steam generator, the main pulverized coal burners can only be put into operation when the combustion chamber of the steam generator has such a high temperature that sufficient hot gas from the combustion chamber is available for the mill drying of the coal and the main carbon dust jet is reliably ignited. Coal dust fired steam generators therefore require an additional firing system, the ignition firing, for which Olzündfeuerungen and if highly caloric fuel gas is available, also gas ignition furnaces provided «In this connection are similar to fuel oil operated pilot burners directly on the steam generator mounted special coal dust burners known simultaneously serve as a support fire.

Im WP 149 699 ist ein Verfahren und eine Einrichtung füIn WP 149 699 is a method and a device for

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thermische Aufbereitung von Kohlenstaub für Zementanlagen beschrieben, bei der dem Kohlenstaub zur teilweisen pul- · sierenden Verbrennung Luft entsprechend eines Luftfaktors A= 0,2 bis 0,5 zugesetzt wird und die ' Hauptverbrennung des so thermisch aufbereiteten Kohlenstaubes mit Sekundärluft erst außerhalb der Auf bereiirungs einrichtung erfolgt. Sie pulsierende Verbrennung führt' .jedoch zu einer" seitweise unzulässig langen Flammenausbildung und damit zur Gefährdung der Wandungen des Brennraumes des Dampferseugers. Die teilweise pulsierende Verbrennung von Kohlenstaub ist deshalb auf die Anwendung in Brennrohröfen von Zementanlagen beschränkt.describes the thermal treatment of pulverized coal for cement plants, in which pulverized coal is added with air corresponding to an air factor A = 0.2 to 0.5 for partial pulverizing combustion, and the main combustion of the thus thermally processed coal dust with secondary air is not carried out outside the processing establishment takes place. However, pulsating combustion leads to a flame formation which is impermissibly long on the side and thus to jeopardizing the walls of the combustion chamber of the steam generator.

Durch das WP 153 911 wurde ein Verfahren und ein Brenner sur Erzeugung' einer rotierenden Kohlenstaubflamme, zum nachträglichen Anbau an Kleindampferzeuger, bekannt. Ziel dieser Erfindung ist es, industrielle Wärmeerseugungsanlagen mit Heizöl--und Gasfeuerungen auf den Einsatz fester Brennstoffe umzustellen. Eine Anwendung an großen Dampferzeugern ist nicht möglich.By WP 153 911 a method and a burner sur generating 'a rotating pulverized coal flame, for subsequent cultivation of small steam generators, was known. The aim of this invention is to convert industrial Wärmeerseugungsanlagen with fuel oil and gas firing on the use of solid fuels. An application on large steam generators is not possible.

Weiterhin sind Brennmuffein bekannt, die ebenfalls unmittelbar am Dampferzeuger angebr-aeht sind und als Zündbrennstoff ein Heizöl-Kohlenstaub·—Gemisch verbrennen. · Die Nachteile dieser Zündbrenner bestehen darin, daß der Heisölbedarf noch mindestens 1/3 des Heisölbedarfs der reinen Heizölzündbrenner beträgt·Furthermore Brennmuffein are known, which are also anger-aeht directly to the steam generator and burn as a fuel fuel fuel-coal dust · mixture. · The disadvantages of these pilot burners are that the hot oil requirement is still at least 1/3 of the heating oil requirement of pure fuel oil ignition burners ·

Ziel der Erfindung Object of the invention

Ziel der Erfindung ist eine Einrichtung, die einen in jeder Betriebsphase des Dampferzeugers sicheren und zuverlässigen Betrieb ausschließlich mit Kohlenstaub ermöglicht.The aim of the invention is a device that allows safe and reliable operation in all operating phases of the steam generator exclusively with coal dust.

Darlegung des Lesens der ErfindungExplanation of the reading of the invention

3s ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Zündung de. liauptkohlenstaubbrenner und zur Stützfeuerung großer Dampfer-3s object of the invention to provide a device for ignition de. liauptkohlenstaubbrenner and for supporting firing of large steamer

seuger zu schaffen, die ausschließlich mit Kohlenstaub betrieben wird.to create seugars, which is operated exclusively with coal dust.

Srfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein durch ein druckfestes Außengehäuse, durch ein die heiße Zündzone der Kohlenstaubflamme-einschließendes Brennrohr und durch eine Trennwand gebildeter Kingraum im Bereich des Brennrohraustritts ein oder mehrere Lufteintrittsöffnungen enthält und der Bereich des Brennrohreintritts über ein oder mehrere Rohrleitungen mit einem um eine am Brennrohraustritt befindliche düsenförmige Verengung angeordneten Ringraumverbunden ist und daß das kohlenstaubmengenabhängige Längen-Durchmesser-Verhältnis des Brennrohres bei äquivalenten StrömungsverhältnissenAccording to the invention, this object is achieved in that a king space formed by a pressure-resistant outer housing, by a hot ignition zone of Kohlenstaubflamme-enclosing combustion tube and by a partition wall in the region of the combustion pipe outlet contains one or more air inlet openings and the area of the combustion tube inlet via one or more pipes a arranged around a nozzle outlet located at the nozzle throat constriction is connected and that the coal dust volume-dependent length-diameter ratio of the combustion tube at equivalent flow conditions

Brennstaubbeladung [ks/hj . =0,8 - 3,0Fuel dust loading [ks / hj. = 0.8 - 3.0

Dur chme s s er £ es^Y beträgt.It is, for the most part, equal to Y.

Entsprechend einem Merkmal der 3rfindung sind im Bereich der düsenförmigen Verengung ein oder mehrere in den Freistrahl der Kohlenstaubzündbrennkammer gerichtete, mit Druckluft oder Druckluft und Brennstaub beaufschlagbare nachbrenner' angeordnet·According to a feature of the invention, one or more afterburner, directed with compressed air or compressed air and with combustible dust, is arranged in the region of the nozzle-shaped constriction, one or more nozzles directed into the free jet of the pulverized coal firing chamber.

Über eine Brennstoffzuführung wird ein Brennstaub-Druckluft-Q-emisch in das Brennrchr der Kohlenstaubzündbrennkammer geblasen. Diese mit hoher Brecnstaubbeladung arbeitende pneumatische· Förderung" wird überlagert von der durch eine _:-Bralleinrichtung strömende Verbrennungsluft. Mit Hilfe einer Zündeinrichtung wird der Brennstaub im Brennrohr gezündet.Via a fuel supply, a fuel-compressed air Q-emisch is blown into the Brennrchr the Kohlenstaubzündbrennkammer. This operates with high pneumatic Brecnstaubbeladung · promotion "is superimposed by the by _a. -Bralleinrichtung flowing combustion air with the aid of an ignition device of the pulverized fuel is ignited in the combustion tube.

Die Dimensionierung des Brennrohres erfaßt ausschließlich nur die erste Phase der Verbrennung, wobei die erforderliche Rezirkulation der Wärmeströmung erfaßt wird. Die weitere Verbrennung des restlichen Kohlenstaubes, der auf Grund des extremen Luftmangels nicht in der Kohlenstaubzünderennkammer verbrennt, erfolgt im beschleunigt aus der Kolilenstaubzünd- brennkammer austretenden und in den Brennraum des Dampferzeugers gerichteten Freistrahl, 7/obei die dazu erforderliche Verbrennungsluft zum großen Teil aus dem Brennraum desThe dimensioning of the combustion tube detects only the first phase of the combustion, whereby the required recirculation of the heat flow is detected. The further combustion of the remaining pulverized coal, which does not burn in the Kohlenstaubzünderennkammer due to the extreme lack of air, takes place in the accelerated from the Kolilenstaubzünd- combustion chamber and directed into the combustion chamber of the steam generator free jet, 7 / obei the required combustion air for the most part from the combustion chamber of

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Dampferzeugers entnommen wird. Zur gesielten Beeinflussung dieses Fre!Strahles kann mit Hilfe der Nachbrenner Druckluft oder Druckluft und weiterer Kohlenstaub in den Freistrahl geblasen werden. Die Kühlung des Brennrohres erfolgt sit Luft, die über die Lufteintrittsöffnungen in den das Brennrohr umgebenden Ringraum einströmt. Diese Luft strömt in Sichtung Brennstoffzuführung und wird dabei durch das Brennrohr erwärmt. Ein Teil der erwärmten Luft wird als Verbrennungsluft über die Dralleinrichtung in den Brennraum geführt, Da zur Bewerkstelligung günstiger Strömungsverhältnisse in den Hingraum mehr Luft einströmt als im Brennraum benötigt wird, wird der erwärmte Luftüberschuß über Rohrleitungen und den die düsenförmige Verengung am Brennrohraustritt umgebenden Singraum dem Ereistrahl zugeführt.Steam generator is removed . For controlled influencing of this free jet, compressed air or compressed air and further pulverized coal can be blown into the free jet with the help of the afterburner. The cooling of the combustion tube takes place sit air flowing through the air inlet openings in the surrounding the combustion tube annulus. This air flows in sighting fuel supply and is thereby heated by the combustion tube. A portion of the heated air is passed as combustion air through the swirl device into the combustion chamber, since more air is flowing to achieve favorable flow conditions in the Hingraum than is needed in the combustion chamber, the heated excess air via pipes and the nozzle-shaped constriction surrounding the combustion pipe outlet Singraum the Ereistrahl fed.

Die an_:der Außenwand des Brennrohres angebrachten Thermoelemente dienen als Signalelemente für das Zu- bzw. Abschalten der Zündeinrichtung.The attached to _: the outer wall of the combustion tube thermocouples serve as signal elements for the connection or disconnection of the ignition device.

Zur Stabilisierung des aus der Brennkammer austretenden Freistrahles und zur Unterstützung des Verbrennungsprozesses 0 in der Brennkammer kann die durch die Ringspaite des Brenn— " rohres eintretende- Kühischleierluft durch tangentiale Sin- · führung der Luft in den Hingraum und/oder durch Sinströmeinbauten im Hingraum bzw. in den Ringspalten mit einem Dralleffekt versehen werden.To stabilize the free jet emerging from the combustion chamber and to support the combustion process 0 in the combustion chamber, the cooling air entering the annular space of the combustion tube can be conveyed through tangential introduction of the air into the retaining space and / or through Sinström installations in the suspension space or be provided in the annular gaps with a swirl effect.

Ausführungsbeispiel'Embodiment '

Die Erfindung wird nachstehend·an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.. Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgeaäße Sohlenstaubzündbrennkammer.The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows a section through the sole dust ignition combustion chamber according to the invention.

Die Kohle ns t aub zündbrennkamnier besteht aus einem druckfesten AuBengehäuse T, in dem ein wärmeelastisch konstruiertes, in mehrere Segmente aufgeteiltes Brennrohr 2 lagert; Den Brennkammereintritt bildet eine zentral angeordnete azial wirkende Brennstoffzuführung 3? die von einem Brennstaub-Druckluxt-Gemisch beaufschlagt wird. Diese mit hoher Brennstaub-The coal ns t aub zündbrennkamnier consists of a pressure-resistant outer housing T, in which a heat-elastic constructed, divided into several segments combustion tube 2 superimposed; The combustion chamber inlet forms a centrally arranged azi-acting fuel supply 3? which is acted upon by a Brennstaub-Druckluxt mixture. These with high fuel

-5 - Lit LU I I -5 - lit LU II

beladung arbeitende pneumatische Förderung wird überlagert von der über die Dralleinrichtung 4- ströcnenden Verbrennungsluft.Loading pneumatic conveying is superimposed by the over the swirling device 4- ströcnenden combustion air.

Das Brennrohr 2 besitzt am Austritt eine düsenföraige Verengung 5* ^i^-C deren Hilfe das Verbrennungsprodukt auf eine optimale Geschwindigkeit beschleunigt wird. Das Brennrohr 2 erfährt durch Kühlluftzufüiirung aus dem Ringraum S, zwischen Brennrohr 2 und Außengehäuse I₃ über Ringspaite 15 einen Eühlschleiereffekt. Die über die Dralleinrichtung 4- suzuführende Verbrennungsluft und die Kühlluft werdengemeinsam am 3nde der Kohlenstaubaündbrennkamraer über ein oder mehrere Hohranschlußstücke 7 in den Singraum 6 eingeleitet. In diesem Ringraum 6 erwärmt sich die .Verbrennungsluft, ehe sie in die Dralleinrichtung 4· gelangt.The combustion tube 2 has at the outlet a nozzle-shaped constriction 5 * ^ ^- C whose help the combustion product is accelerated to an optimum speed. The combustion tube 2 learns by Kühlluftzufüiirung from the annular space S, between the combustion tube 2 and outer housing I ₃ via Ringspaite 15 a Eühlschleiereffekt. The combustion air and the cooling air to be supplied via the swirl device 4 are jointly introduced into the singing chamber 6 at the end of the pulverized coal firing chamber via one or more earpieces 7. In this annular space 6, the .Verbrennungsluft heats up before it enters the swirling device 4 ·.

Ip'Zur Erzielung günstiger Strömungsverhältnisse im .Ringraum 6 wird mehr Luft eingebracht und die über den Anteil der "Verbrennungsluft und der Kühlluft hinausgehende Menge im Bereich des Brennrohreintritts entnommen und über ein oder mehrere Rohrleitungen 8 und den Ringraum 9 in den Freistrahl 10 des aus der Kohlenstaubsündbrennkammer austretenden Verbrennungsproduktes als zusätzliche Verbrennungsluft zugeleitet. Im Bereich der düsenförmigen Verengung 5 sind ein oder mehrere nachbrenner 11 angeordnet, die bei Bedarf ein zusätzliches Kohlenstaub-Luft -Gemisch in deiü aus'der Kohlenstaubzündbrennkammer austretenden Flammenstrahl blasen und die bei nicht erforderlicher nachverbrennung zur Sinblasung. von ausschließlich Druckluft mit dem Ziel der Beeinflussung des Freistrahles 10 dienen könnenIp'Zur to achieve favorable flow conditions in .Ringraum 6 more air is introduced and taken over the proportion of the "combustion air and the cooling air amount in the region of the combustion tube inlet and via one or more pipes 8 and the annular space 9 in the free jet 10 of the In the region of the nozzle-shaped constriction 5, one or more afterburners 11 are arranged, which if necessary blow an additional pulverized coal-air mixture into the flame jet exiting the pulverized coal firing chamber and if not required afterburning for sin blowing. of exclusively compressed air with the aim of influencing the free jet 10 can serve

Mit Hilfe der propangasbetriebenen Zündeinrichtung 12 wird die sichere Zündung des Brennstaubes in der Kohlenstaubzündbrennkammer bewerkstelligt, -Durch die auf der Außenwand des Brennrohres 2 angeordneten Thermoelemente 14 wird bei entsprechender Temperatur die Zündeinrichtung 12 der Eoiilenstaubzündbrennkammer abgeschaltet. Beim Verlöschen der Flamse in der Kohlenstaubzündbrennkammer infolge zeitweisem Überhandnehmen von nicht brennbaren Bestandteilen in dem zugeführten Kohlenstaub wird die Zündeinrichtung 12 sola With the aid of the propane gas-operated ignition device 12, the reliable ignition of the fuel dust in the Kohlenstaubzündbrennkammer accomplished, -Durch the arranged on the outer wall of the combustion tube 2 thermocouples 14, the ignition device 12 of the Eoiilenstaubzündbrennkammer is switched off at the appropriate temperature. When extinguishing the Flamse in the Kohlenstaubzündbrennkammer due to temporary prevalence of non-combustible constituents in the supplied pulverized coal, the ignition device 12 sola

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zugeschaltet, bis wieder ein stabiler Verbrennungsprozeß in der Kohlenstaubzündbrennkammer erreicht ist.switched on until a stable combustion process is reached in the Kohlenstaubzündbrennkammer.

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Claims

O - L ö ί I invention rd

1. Kohlenstaubzündbrennkammer, which consists of a composite of several segments combustion tube, a burner with swirl device, an ignition scw.ie a nozzle-shaped constriction at the combustion tube outlet contains, characterized in that a by a pressure-resistant outer casing (1), through which the hot ignition zone of Coal dust flame enclosing combustion tube (2) and by the partition wall (13) formed Hingraum (6) in the region of the combustion pipe outlet contains one or more air inlet openings (7) and the area of the combustion tube inlet via one or more Hohrleitungen (8) with a nozzle-shaped constriction ( 5) arranged Hingraum (9) is connected and that the Kohlenstaubmengenabhängige length-Purchmesser ratio of the combustion tube (2) at equivalent flow conditions

Bx TJ = 0.8 to 3.0

is.

2. Kohlenstaubzündbrenner according to item 1, characterized in that in the region of the nozzle-shaped constriction (5) one or more in the free jet (10) directed, can be acted upon with compressed air or compressed air and fuel afterburner (11) are arranged *

3 · Kohlenstaubzündbrennkammer according to item 1 and 2, characterized in that the air inlet openings (7) are arranged tangentially.

4. Kohlenstaubzündbrennkammer according to item 1 to 3, characterized in that in the Hingraum (9) and / or in the Hingspalt (15) Sinströmeinbauten are arranged obliquely to the combustion chamber axis.

· ·

-7 - LfLOIl

5. Kohlsnstaubzündbrennkammer according to item 1 and 2, characterized in that on the outer wall of the combustion tube (2) thermocouples (14) are arranged.

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