DD210733A1 - CARBON BURNERS AND METHOD FOR ITS OPERATION - Google Patents

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DD210733A1 DD24376282A DD24376282A DD210733A1 DD 210733 A1 DD210733 A1 DD 210733A1 DD 24376282 A DD24376282 A DD 24376282A DD 24376282 A DD24376282 A DD 24376282A DD 210733 A1 DD210733 A1 DD 210733A1
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Manfred Schingnitz
Friedrich Berger
Christian Reuther
Klaus Fleischer
Reinhold Grunwald
Ernest Gudymov
Vladimir Semenov
Vasilij Fedotov
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Freiberg Brennstoffinst
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kohlenstaubbrenner und ein Verfahren fuer seinen Betrieb, wobei der Kohlenstaub in einem konzentrierten Strom zugefuehrt wird. Erzielt wird die Erhoehung der Betriebszuverlaessigkeit des Brenners und die Verbesserung der Qualitaet des erzeugten Vergasungsgases aus der Druckvergasung staubfoermiger kohlenstoffhaltiger Materialien. Die Aufgabe besteht in der konstruktiven Gestaltung des Kohlenstaubbrenners, der den Betriebsbedingungen bei der Druckvergasung von Kohlenstaub entspricht, zuverlaessig arbeitet und technologisch einfach zu erstellen ist. Erfindungsgemaess besteht der Kohlenstaubbrenner aus einem Gehaeuse, einem in seiner zentralen Achse eingebauten Kanal fuer die Zufuehrung des Kohlenstaubes, an der Peripherie des Kanals angeordneten Kanaelen fuer die Zufuehrung des Oxydationsmittels, die mit Austrittsoeffnungen versehen sind, besteht und der mit einem Stutzen fuer die Wasserdampfeinfuehrung und einer Duese fuer den Austritt desselben versehen ist.The invention relates to a pulverized coal burner and a method for its operation, wherein the coal dust is supplied in a concentrated stream. The goal is to increase the operational reliability of the burner and to improve the quality of the gasification gas produced from the pressure gasification of dust-containing carbonaceous materials. The object is in the structural design of the pulverized coal burner, which corresponds to the operating conditions in the pressure gasification of coal dust, works reliably and is technologically easy to create. According to the invention, the pulverized coal burner consists of a housing, a built-in channel in its central axis for the supply of coal dust, arranged at the periphery of the channel channels for the supply of the oxidant, which are provided with outlet openings, and with a nozzle for the Wassereinampfeinfuehrung and a Duese is provided for the exit of the same.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Kohlenstaubbrenner und Verfahren für seinen BetriebPulverized coal burner and method for its operation

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Kohlenstaubbrenner und ein Verfahren für seinen Betrieb, wobei der Kohlenstaub in einem konzentrierten Strom zugeführt wird. Das Einsatzgebiet liegt vorrangig in der chemischen Industrie bei der Vergasung von Kohlen.The invention relates to a pulverized coal burner and a method for its operation, wherein the coal dust is supplied in a concentrated stream. The field of application is primarily in the chemical industry in the gasification of coal.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist ein Kohlenstaubbrenner bekannt, der ein Gehäuse, einen längs der zentralen Achse angeordneten Kanal für die Zuführung des Kohlenstaubes sowie die längs der Peripherie angeordneten und unter einem Winkel zur Brennerachse gerichteten Kanäle für die Säuerstoffzuführung besitzt. Dabei ist in Betracht zu ziehen, daß die Austrittsenden dieser Kanäle am Kanal für die Zuführung des Kohlenstaubes befestigt sind (Patent Prankreichs Nr. 23 65 628, Klasse C 10 J 3/46, 1976).There is known a pulverized coal burner having a housing, a channel arranged along the central axis for the supply of pulverized coal and arranged along the periphery and directed at an angle to the burner axis channels for the Säuerstoffzuführung. It should be considered that the exit ends of these channels are fixed to the channel for the supply of coal dust (Patent Prankreichs No. 23 65 628, Class C 10 J 3/46, 1976).

Der Brenner arbeitet auf folgende Art und Weise: "über den zentralen Kanal erfolgt die Zuführung des konzentrierten Kohlenstaubstromes (mit Trägergas). Durch den Kanal für die Zuführung des Oxydationsmittels erfolgt die Zuführung des Sauerstoffes, der direkt in den Kohlenstaubstrom gelangt. Deshalb erfolgt am Ausgang aus dem Brenner in den Reaktor die Zuführung einer Mischung von Kohlenstaub und Sauerstoff.The burner works in the following way: "the central channel is used to feed the concentrated pulverized coal stream (with carrier gas), through which the oxidizing agent feeds the oxygen that flows directly into the coal dust stream from the burner to the reactor supplying a mixture of coal dust and oxygen.

Ein solcher Brenner hat wesentliche Nachteile:Such a burner has significant disadvantages:

1. Im Brenner ist ein Flammendurchschlag nach innen bei Änderung des Regimes und insbesondere bei Lasteinsenkung deshalb möglich, weil die Austrittsenden der Kanäle für die Zuführung des Oxydationsmittels am Kanal für die Zuführung des Kohlenstaubes befestigt sind und der Mischungsprozeß von Sauerstoff und Kohlenstaub innerhalb des Brenners erfolgt. Das vermindert seine Betriebszuverlässigkeit,1. In the burner, internal flame propagation is possible when the regime is changed, and particularly when the load is depressed, because the exit ends of the oxidant supply channels are attached to the coal dust feed channel and the mixing process of oxygen and pulverized coal within the burner takes place , This reduces its operational reliability,

2« Verzögerung des Prozesses der Kohlenstaubvergasung dadurch, daß aus dem Brenner die Kohlenstaubzuführung in den Reaktor zusammen mit dem Sauerstoff in einem kompakten, geraden (unverwirbelten) Strahl erfolgt.2 "Delaying the pulverized coal gasification process by passing the pulverized coal feed from the burner into the reactor together with the oxygen in a compact, straight (untwisted) jet.

3„ Schwierigkeiten bei der Zuführung und Mischung des Wasserdampfes mit dem Kohlenstaub dadurch, daß der Kohlenstaub bei Temperaturen unter 50 bis 60 0C zugefühit wird und die erforderliche Dampfmenge im Bereich von 0,1 bis 0,3 kg/kg liegt und bei der Zuführung des Dampfes in den Kohlenstaubstram zusammen mit dem Sauerstoff die Kondensation des Dampfes erfolgen wird, was zu einer Verstopfung des Kohlenstaubkanales führt, 3 'difficulties in the delivery and mixing of the water vapor with the pulverized coals in that the coal dust is zugefühit at temperatures below 50 to 60 0 C and is the required amount of steam in the range of 0.1 to 0.3 kg / kg and at the feed the vapor into the Kohlenstaubstram together with the oxygen the condensation of the steam will take place, which leads to a clogging of the coal dust channel,

4. Unökonomischer Verbrauch von Sauerstoff und Möglichkeit des Verbrennens des Brennermundes dadurch, daß die Konzentration des Sauerstoffes im austretenden Gemischstrahl-sehr ,hoch ist und deshalb bei Mischung des Austrittsstromes mit den heißen Gasen aus der Vergasung die Verbrennung der letzteren zum Auftreten sehr hoher Temperaturen in der Nähe des Brenners führt.4. Uneconomic consumption of oxygen and the possibility of burning the burner mouth in that the concentration of oxygen in the exiting mixture jet-very high and therefore when mixing the effluent stream with the hot gases from the gasification, the combustion of the latter to the occurrence of very high temperatures in near the burner.

Der dem erfundenen Brenner hinsichtlich des technischen Charakters und.des erreichten Effektes am nächsten kommende Brenner ist ein Kohlenstaubbrenner, der ein Gehäuse, einen längs der zentralen Achse des Brenners eingebauten Kanal für die Zuführung des Kohlenstaubes und längs der Peripherie angeordnete Kanäle für die Sauerstoffzuführung mit Austrittsdüsen enthält, die einander gegen-The burner closest to the invented burner in terms of technical character and effect achieved is a pulverized coal burner comprising a housing, a duct for supplying the pulverized coal along the central axis of the burner and channels for the supply of oxygen with discharge nozzles along the periphery which are mutually exclusive

überliegend angeordnet und unter einem Winkel zur Brennerachse gerichtet sind (Urheberschein UdSSR Ur. 787786, Klasse G 23 D, 1/06, 1979).arranged overhead and directed at an angle to the burner axis (copyright USSR Ur. 787786, class G 23 D, 1/06, 1979).

Der bekannte Brenner arbeitet auf folgende Art und Weise: Über -den zentralen Kanal erfolgt die Zuführung des Kohlenstaubes (mit Trägergas) direkt in den Reaktionsraum, Durch die Kanäle für die Zuführung des Oxydationsmittels erfolgt die Zufuhr des Sauerstoffes, der auch in den Reaktionsraum ausströmt. Dadurch, daß die Austritt senden der Kanäle unter einem Winkel zur Achse des Brenners gerichtet sind, treten die Sauerstoffstrahlen in den Kohlenstaubstrom ein und vermischen sich mit ihm. Danach erfolgt der Verbrennungs- und Vergasungsprozeß,The well-known burner operates in the following manner: About the central channel, the supply of coal dust (with carrier gas) takes place directly into the reaction space, Through the channels for the supply of the oxidizing agent, the supply of oxygen, which also flows into the reaction space. The fact that the exit of the channels are directed at an angle to the axis of the burner, the oxygen jets enter the coal dust stream and mix with him. Thereafter, the combustion and gasification process,

Dieser Brenner hat jedoch folgende lachteile:However, this burner has the following disadvantages:

1. Den mit einer geringen Intensität verlaufenden Prozeß der Vermischung von Kohlenstaub mit dem Oxydationsmittel beim Aufeinandertreffen der geraden Strahlen infolge der Anordnung der Austrittsenden der Kanäle des Oxydationsmittels einander gegenüberliegend, was zu einer Verzögerung des Vermischungsprozesses und folglich des Vergasungsprozesses führt, was wiederum seinerseits zu einer Verschlechterung der Qualität des erzeugten Vergasungsgases (seiner Zusammensetzung und seines Heizwertes) führt,1. The low-intensity process of mixing pulverized coal with the oxidant when the straight beams meet due to the arrangement of the exit ends of the channels of the oxidant, which delays the mixing process and hence the gasification process, which in turn leads to a Deterioration of the quality of the gasification gas produced (its composition and calorific value),

2. Unwirtschaftlicher Säuerstoffverbrauch und Gefahr der Verbrennung des Brennermundes dadurch, daß der austretende Sauerstoff teilweise in unmittelbarer Nähe von der Austrittsstelle vor dem Auftreffen auf dem Kohlenstaubstrom im Rezirkulationsstrom des Vergasungsgases verbrennt. Das führt zu einer Minderung der Qualität des erzeugten Gases und zu einer Verschlechterung der Betriebszuverlässigkeit des Brenners,2. Uneconomic Säuerstoffverbrauch and risk of combustion of the burner mouth in that the escaping oxygen burns in the immediate vicinity of the exit point before hitting the coal dust in the recirculation flow of the gasification gas. This leads to a reduction in the quality of the gas produced and to a deterioration of the operational reliability of the burner,

3. Möglichkeit der Verschlackung des Brennermundes an der Austrittsstelle des Kohlenstaubstromes dadurch, daß die Vergasungsgase Schlacketeilchen in geschmolzenem Zustand enthalten, der Kohlenstaubstrom eine3. Possibility of slagging the burner mouth at the exit point of the coal dust stream characterized in that the gasification gases contained slag particles in the molten state, the coal dust stream a

sehr niedrige Temperatur hat und am Austrittsquerßchnitt des Kohlenstaubkanals die Kühlung der Schlakke und ihr Pestkleben am Brenner möglich ist. Diese Erscheinung verringert die Betriebszuverlässigkeit des Brenners,has very low temperature and at the exit cross section of the coal dust channel cooling the Schlakke and her Pestkleben the burner is possible. This phenomenon reduces the operational reliability of the burner,

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Erhöhung der Betriebszuverlässigkeit des Brenners und die Verbesserung der Qualität des erzeugten Vergasungsgases aus der Druckvergasung staubförmiger kohlenstoffhaltiger Materialien.The aim of the present invention is to increase the operational reliability of the burner and to improve the quality of the gasification gas produced from the pressure gasification of dusty carbonaceous materials.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der konstruktiven Gestaltung eines Kohlenstaubbrenners, der den Betriebsbedingungen bei der Druckvergasung von Kohlenstaub entspricht, zuverlässig arbeitet und technologisch einfach zu erstellen ist.The object of the invention is the structural design of a pulverized coal burner, which corresponds to the operating conditions in the pressure gasification of coal dust, works reliably and is technologically easy to create.

Erfindungsgemäß besteht der Kohlenstaubbrenner aus einem Gehäuse, einem in seiner zentralen Achse eingebauten Kanal für die Zuführung des Kohlenstaubes, an der Peripherie des Kanales angeordneten Kanälen für die Zuführung des Oxydationsmittels, die mit Austrittsdüsen versehen sind, die unter einem Winkel zur Brennerachse gerichtet sind, und der mit einem Stutzen für die Zuführung von Wasserdampf und einer Düse für den Austritt desselben versehen ist, wobei die Austrittsdüsen der Kanäle für die Zuführung des Oxydationsmittels in Richtung der Tangente des Grundkreises mit dem Radius r zeigen:According to the invention, the pulverized coal burner consists of a housing, a built in its central axis channel for the supply of coal dust, arranged at the periphery of the channel channels for the supply of the oxidant, which are provided with outlet nozzles, which are directed at an angle to the burner axis, and which is provided with a nozzle for the supply of water vapor and a nozzle for the outlet thereof, wherein the outlet nozzles of the channels for the supply of the oxidizing agent in the direction of the tangent of the base circle with the radius r show:

0,5 .R^r - 0,8 . R0.5 .R ^ r - 0.8. R

R - Radius der Austrittsöffnung des Kanales für die Zuführung des Kohlenstaubes, wobei der Abstand $ zwischen den Zentren der Austrittsöffnungen der Kanäle für-,R - radius of the outlet opening of the channel for the supply of coal dust, wherein the distance $ between the centers of the outlet openings of the channels for-,

die Zuführung des Oxydationsmittels und des Kohlenstaubes' im folgenden Bereich liegt:the supply of the oxidizing agent and the pulverized coal is in the following range:

R f I <r :? - R f 5 . dR f I <r:? - R f 5. d

d - Durchmesser der Austrittsöffnungen der Kanäle für die Zuführung des Oxydationsmittels ist*d - diameter of the outlet openings of the channels for the supply of the oxidizing agent is *

ßrfindungsgemäß erfolgt die Mischung des Kohlenstaubes mit dem Oxydationsmittel in einem Wasserdampfstrom, der 6,5 bis 9,5 Volumenprozent Sauerstoff enthält.According to the invention, the pulverized coal is mixed with the oxidizing agent in a steam stream which contains 6.5 to 9.5 percent by volume of oxygen.

Auf Abbildung 1 ist die Änderung des relativen Momentes der Bewegung des Kohlenstaubstromes in Abhängigkeit vom bezogenen Radius des Grundkreises '(r/R)dargestellt,Figure 1 shows the change in the relative momentum of the coal dust flow as a function of the radius of the base circle (r / R),

M - Moment der Bewegung des OxydationsmittelstromesM - moment of movement of the oxidant flow

bei maximalem Radius r = R. Die "punktierte Linie entspricht dem Moment der Bewegung des Oxydationsmittelstromes bei veränderlichem Radius r. Bei einem Wert r < 0,5 · R stellt man eine jähe Senkung des Gesamtmomentes der Bewegung des Kohlenstaubstromes dadurch fest, daß der Oxydationsmittelstrom tief in den Kohlenstaubstrom eindringt. Dabei zwingt er den inneren Schichten eine Drehung auf. Die äußeren Schichten werden vom Gesamtstrom weggeschleudert und erhalten keine Drehbewegung» Bei r > 0,8 . R stellt man ein Abreißen der äußeren Schichten des Kohlenstaubstromes und sogar ein Durch- und Vorbeigleiten eines Teiles des Oxydationsmittelstromes fest. Die inneren Schichten erhalten dabei kein Drehmoment.at maximum radius r = R. The "dotted line corresponds to the moment of movement of the oxidant flow at variable radius r. At a value r < 0.5 * R, a sudden decrease in the total moment of movement of the pulverized coal flow is determined by the oxidant flow penetrating deeply into the coal dust stream, forcing the inner layers to rotate, the outer layers being thrown away from the total flow and receiving no rotational movement. At r> 0.8 R, a tearing of the outer layers of the pulverized coal stream and even a and passing a portion of the oxidant stream. The inner layers receive no torque.

Auf Abbildung 2 ist die Abhängigkeit des relativen Mo-Figure 2 shows the dependence of the relative mo-

^ mm R ^ mm R

ment es der Bewegung vom Parameter -~jr— (sber da R und d Konstanten sind, ergibt sich diese Abhängigkeit von S ) dargestellt.If this is the movement of the parameter - ~ jr- ( since R and d are constants, this dependence on S ) is shown.

««m isfc das Moment der Bewegung des Kohlenstaubstro mom t «« M isfc the moment of movement of coal dust moment

mes bei minimal möglichem Abstand zwischen denwith minimum possible distance between the

Zentren der Austritt soff riungen für den Oxydationsmittel strom und den Kohlenstaubstrom:Centers of exit soff riungen for the oxidant stream and the coal dust stream:

Bei einer Verringerung des Abstandes £ unter diese Grenze trifft die Düse für das Oxydationsmittel allgemein gesagt den Kohlenstaubstrom, Dabei ist eine frühzeitige Entzündung des Kohlenstaubes mit Außerbetriebnahme des Kohlenstaubbrenners sowie eine Zerstörung des Kohlenstaubstromes möglich. Bei einem Wert von £ > R f 5 . d stellt man eine jähe Verringerung des Momentes der Bewegung des Kohlenstaubstromes fest, was mit dem Umstand in Zusammenhang steht, daß bei einem Abstand von der Düsenkante für das Oxydationsmittel bis zur Stelle des Zusammentreffens mit dem Kohlenstaubstrom $ - R > 5 , d der Kern des Oxydationsmittelstrahles mit maximaler Geschwindigkeit verschwindet und die mittlere Geschwindigkeit des auslaufenden Stromes stark abzufallen beginnt.In a reduction of the distance £ below this limit, the nozzle for the oxidant generally meets the coal dust flow, It is an early ignition of the pulverized coal with decommissioning of the pulverized coal burner and destruction of the pulverized coal flow possible. At a value of £> R f 5. d, a sudden reduction in the momentum of the movement of the coal dust stream is noted, which is related to the fact that at a distance from the nozzle edge for the oxidant to the point of encounter with the coal dust stream $ - R> 5, d the core of the Oxidant jet disappears at maximum speed and the mean velocity of the outgoing stream begins to drop sharply.

Die Berechnung des Säuerstoffgehaltes im Wasserdampf erfolgt nach der folgenden empirischen Formel, die auf der Grundlage einer Analyse von Versuchsergebnissen für die Vergasung und die Verbrennung-fester Brennstoffe aufgestellt wurde:The calculation of the acid content in water vapor is based on the following empirical formula, which was established on the basis of an analysis of test results for gasification and combustion-solid fuels:

t - erforderliche Temperatur an der Stelle des Zusammentreffens des Wasserdampfstromes mit den Vergasungsgasen am Brennermund, die garantiert, daß keine Verschlackung auftritt. Sie wird bestimmt zu t = t /200,t - required temperature at the point of coincidence of the steam flow with the gasification gases at the burner mouth, which guarantees that no slagging occurs. It is determined to be t = t / 200,

ilsils

worin tv- Temperatur der normalen HLüssigschlackenabnzwherein tv temperature of the normal HLüssigschlackenabnz

führung für die vorliegende Kohle;management of the coal in question;

t , - mittlere Temperatur der eintretenden Medienströme (Wasserdampf, Oxydationsmittel, Kohlenstaub).t, - average temperature of the incoming media streams (water vapor, oxidizing agent, coal dust).

Da praktisch für alle Kohlen t • im Bereich von 1100 bis 1500 0C liegt und die mittlere Temperatur der eintretenden Medienströme im Bereich von 100 bis 200 0C liegen, liegt der Änderungsbereich der Sauerstoffkonzentration im Bereich von 6,5 bis 9,5 Vol.-%. Bei einer Sauerstoffkonzentration unterhalb der unteren Grenze wird für alle Kohlearten eine Verschlackung des Brennermundes erfolgen. Bei Sauerstoffkonzentration oberhalb der oberen Grenze wird eine Überhitzung des Brennermundes mit einer Verkürzung der Betriebszeit oder einer unverzüglichen zwangsläufigen Außerbetriebsetzung des Brenners erfolgen.Since virtually all coal t • is in the range of 1100 to 1500 0 C and the average temperature of the incoming media streams in the range of 100 to 200 0 C are, the range of change of oxygen concentration in the range of 6.5 to 9.5 vol. -%. At an oxygen concentration below the lower limit, a slagging of the burner mouth will occur for all types of coal. At oxygen concentration above the upper limit, overheating of the burner mouth will occur with a shortening of the operating time or an immediate forced shutdown of the burner.

Auf Abbildung 3 ist der vorgeschlagene Brenner im Längsschnitt dargestellt.Figure 3 shows the proposed burner in longitudinal section.

Auf Abbildung 4 ist der Querschnitt des Brenners dargestellt.Figure 4 shows the cross-section of the burner.

Der vorgeschlagene Brenner besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 1, das mit einem Stutzen 2 für die Zuführung des Wasserdampfes und einer Düse 3 für dessen Austritt, einem in der zentralen Achse des Brenners eingebauten runden Kanal 4 für die Zuführung des Kohlenstaubes, an der Peripherie angeordneten (ebenfalls runden) Kanälen 5 für die Zuführung des Oxydationsmittels mit Austrittsdüsen 6 versehen ist, die unter einem Winkel zur Achse des Brenners eingebaut sind, wobei die Achse der Austrittsdüsen in Richtung der Tangente des Grundkreises mit dem Radius r zeigt, wobeiThe proposed burner consists of a cylindrical housing 1, which is arranged with a nozzle 2 for the supply of water vapor and a nozzle 3 for its exit, a built-in in the central axis of the burner round duct 4 for the supply of pulverized coal, on the periphery ( also round) channels 5 for the supply of the oxidizing agent is provided with outlet nozzles 6, which are installed at an angle to the axis of the burner, wherein the axis of the outlet nozzles in the direction of the tangent of the base circle with the radius r, wherein

0,5 £ r 6 o,8 .R0.5 £ r 6 o, 8 .R

und der Abstand S zwischen den Zentren der Austrittsöffnungen des Oxydationsmittels und des Kohlenstaubes im Bereich liegt:and the distance S between the centers of the outlet openings of the oxidizing agent and the pulverized coal is in the range:

Die Kanäle 5 für die Zuführung des OxydationsmittelsThe channels 5 for the supply of the oxidant

sind an einer Rohrführung 7 befestigt, die sich zwischen dem Gehäuse 1 und der Kammer 8 für die Verteilung des Oxydationsmittels befindet, die mit einem Eintrittsstutzen 9 versehen ist.are attached to a pipe guide 7, which is located between the housing 1 and the chamber 8 for the distribution of the oxidizing agent, which is provided with an inlet connection 9.

Der vorgeschlagene Brenner arbeitet wie folgt: Nachdem im Reaktor der Gaspilotbrenner gezündet und der Betriebsdruck (30 atm) eingestellt wurde erfolgt über den Kanal 4 die Zuführung des konzentrierten Kohlenstaubstromes mit Trägergas (Stickstoff), wobei pro einem Betriebskubikmeter Stickstoff 400 bis 500 kg Braunkohlenstaub zugeführt werden. Über den Stutzen 2 erfolgt die Zuführung des Wasserdampfes, der aus der Düse 3 ausfließt. Über den Stutzen 9 erfolgt die Zuführung des Sauerstoffes, der in die Kammer 8 eintritt und über die Kanäle 5 verteilt wird. Der Sauerstoff tritt aus den Austrittsdüsen in den Wasserdampf ein»The proposed burner operates as follows: After the Gaspilot burner ignited in the reactor and the operating pressure (30 atm) was adjusted via channel 4, the supply of concentrated coal dust stream with carrier gas (nitrogen), per 400 kg lignite dust are fed per one operating cubic meter of nitrogen , About the nozzle 2, the supply of water vapor, which flows out of the nozzle 3. About the nozzle 9, the supply of oxygen, which enters the chamber 8 and is distributed over the channels 5. The oxygen enters the water vapor from the outlet nozzles »

Ausführungsbeispieleembodiments

Pur die Vergasung werden Braunkohlen mit einem erhöhten Gehalt an Bisenoxyd verwendet. Dabei beträgt die Temperatur für die normale Flüssigsefrlackeabführung t ν 1100 0G, Auf ein Kilogramm Kohlenstaub mit einer Temperatur von 50 0C führt man 0,3 Nirr Wasserdampf mit einer Temperatur von 600 0G und 0,5 Mm Sauerstoff mit einer Temperatur von 200 C zu. Dabei beträgt die mittlere Temperatur der Medienströme 200 0G, Dem Wasserdampf gibt man Sauerstoff so zu, daß dessen Konzentration in der Mischung 6,5 % beträgt. Die Austrittsdüsen 6 ordnet man so an, daß der Abstand zwischen den Zentren der Austrittsöffnungen des Kohlenstaubes und des Oxydationsmittels £ = R f w beträgt und die Achse der Düsen 6 für das Oxydationsmittel in Richtung der Tangente des Grundkreises mit dem Radius r = 0,5 . R zeigen.Pure gasification is used for lignite with an increased content of iron oxide. In this case, the temperature for the normal Flüssigsefrlackeabführung t ν 1100 0 G, On a kilogram of coal dust with a temperature of 50 0 C leads to 0.3 Nirr water vapor having a temperature of 600 0 G and 0.5 Mm oxygen at a temperature of 200 C too. The average temperature of the media streams 200 0 G, the water vapor is added to the oxygen so that its concentration in the mixture is 6.5 % . The outlet nozzles 6 are arranged so that the distance between the centers of the outlet openings of the pulverized coal and the oxidizing agent is ε = R fw and the axis of the nozzles 6 for the oxidizing agent in the direction of the tangent of the base circle with the radius r = 0.5. R show.

Der aus den Düsen 6 austretende Sauerstoff, die auf die vorgenannte Art und Weise angeordnet sind, ruft eine Dreh-The oxygen exiting the nozzles 6 arranged in the aforesaid manner causes a rotation

bewegung dec Kohlenstaubes hervor. Dabei v/ird der konzentrierte Strom aufgelöst und heftig mit dem Sauerstoff und dem Wasserdampf vermischt. Danach beginnt die intensive Verbrennung und die nachfolgende Vergasung des Kohlenstaubes.Movement dec coal dust out. The concentrated stream is dissolved and mixed vigorously with the oxygen and water vapor. Then begins the intensive combustion and the subsequent gasification of the coal dust.

Dadurch, daß im Wasserdampf 6,-5 % Sauerstoff enthalten sind, wird am Brennermund eine Temperatur von 1300 0C aufrecht erhalten und eine Verschlackung des Brennermundes erfolgt nicht.Characterized in that in the water vapor 6, -5 % oxygen are contained, a temperature of 1300 0 C is maintained at the burner mouth and a slagging of the burner mouth does not take place.

Beispiel 2Example 2

Pur die Vergasung wird eine Kohle mit einer Temperatur ti' = 1500 0C verwendet. Die Medienströme werden hinsichtlich des Durchsatzes wie im Beispiel 1 aufrecht erhalten. Aber die Temperatur des Wasserdampfes beträgt 230 0C und die Säuerstofftemperatur 120 0C. Dabei beträgt die mittlere Temperatur der Medienströme 100 0C. Dem Wasserdampf führt man Sauerstoff bis auf eine Konzentration von 9,5 % zu. Die Austrittsdüse 6 wird in Richtung der Tangente des Grundkreises mit dem Radius r = 0,8 . R und in einem Abstand S = R +- 5 . d zwischen den Zentren der Austrittsöffnungen des Sauerstoffes und des Kohlenstaubes angeordnet. Eine Verschlackung des Brennermundes erfolgt auf diese Art und Weise nicht und der Prozeß der Verbrennung und Vergasung verläuft intensiv.For the gasification a coal with a temperature ti '= 1500 0 C is used. The media streams are maintained in terms of throughput as in Example 1. But the temperature of the water vapor is 230 0 C and the Säuerstofftemperatur 120 0 C. The average temperature of the media streams is 100 0 C. The water vapor is led to oxygen to a concentration of 9.5%. The outlet nozzle 6 is in the direction of the tangent of the base circle with the radius r = 0.8. R and at a distance S = R + - 5. d arranged between the centers of the outlet openings of the oxygen and the pulverized coal. A slagging of the burner mouth does not take place in this way and the process of combustion and gasification proceeds intensively.

Der vorgeschlagene Kohlenstaubbrenner hat folgende Vorteile:The proposed pulverized coal burner has the following advantages:

1. Dadurch, daß die Kanäle für die Zuführung des Kohlenstaubes und des Oxydationsmittels rund ausgeführt sind und die Achsen der Austrittsdüsen der Kanäle für die Zuführung des Oxydationsmittels in Richtung der Tangente des Grundkreises mit dem Radius r zeigen:1. The fact that the channels for the supply of coal dust and the oxidizing agent are made round and show the axes of the outlet nozzles of the channels for the supply of the oxidant in the direction of the tangent of the base circle with the radius r:

0,5 . R - r - 0,8 . R worin: R - Radius der Austrittsöffnung des Kanales für die Zuführung des Kohlenstaubes ist,0,5. R - r - 0.8. R in which: R - radius of the outlet opening of the channel for the feeding of the pulverized coal,

und jde^.^stif^d .,J,. zwischßn den Zentren der Austritte-Öffnungen; für d?,e ^Zuführung ,des Oxydationsmittels und des Kohlenstaubes<-.im,^Bereich liegt: , .'r~and jde ^. ^ stif ^ d., J ,. between the centers of the outlet openings ; for d, feed, oxidizer and coal dust . in the, ^ range is:,. ' r ~

&$-ί>ψ\ d/3 '* ' u* "Worin: -1 - ; - & $ - ί> ψ \ d / 3 '*' u * "In what: - 1 - ; -

d - d;eryPurphmesser. 4.er .4ustrittsöffnung fiär die Zuführung des Oxydationsmittels ist, ]'' erreicht man eine intensive Vermischung des Kohlenstäubströmes mit1 dem' Ö^dätioÄsriiittei 'unter'Bildung ';: eine s rot ι er end en 1Ot ro nies«' Öabei' erfolgt" "eine heft ige : Verbrennung' und Vergasung äes köhlenstäubes' rhit; Brzeu-r gung',eines qualitativ Kochfertigen' Gases (hinsichtlich der Zusammensetzung und iäes' liei^viärtöB).1 : ; Dadurch, daß' das Breriheirgehäüse';mii; 6ihem\yStüt;zen :für l die!^Zuführung :-'v©n •lasB-erdampf:- und ieiner AustrittsdU-; . se fi3r*vd£ese1n; Jverseli^ni i?s"t;, und >dadurch, daß . die Ver--i; mischuiSg des; Kohlenstaub'es irait; Vd em /Oxydation smitt el imriWasserdämpf strdm erfolgt;^ cliegt seini?unwirtschaft^· ; ·,. Ii eher -Ver^audh avoii Sauerstoff xnicht; ^vor -und es :;entfallt-'die'·1 Gefahr einesr^Wegbiteniiensι des,Brennermundes. Das führt zuoeiner^Verbesserungvder'Gasqualität und ; ; zu'"öirier ErhöhungoderVBetriebszuverlässigkeit des ;:; :. d - d ; eryPurphmesser. 4.er .4ustrittsöffnung fiär the supply of the oxidizing agent is,] '' to reach an intense mixing of Kohlenstäubströmes with one of the 'E ^ dätioÄsriiittei'unter'Bildung'; s a red he ι end en 1 Ot ro nies'' Öabei 'is performed "" a tack strength: combustion' RHIT and gasification äes köhlenstäubes'; Brzeu- supply r ', a high cooking Customize' gas (in terms of composition and iäes' liei ^ viärtöB). 1 : ; Characterized in that 'Breriheirgehäüse';mii; 6ihem \ y stud ; ! zen: for the l ^ supply: - 'v © n • LASB-erdampf - and ieiner AustrittsdU-; , se fi3r * vd £ ese1n ; Jverseli ^ ni i s "t;?, And" the fact that the Ver-- i;. Irait Kohlenstaub'es;; mischuiSg of Vd em / oxidation Smitt el ri in Wasserdämpf done strdm; ^ cliegt Seini uneconomic fields ^ ·?; · ,. Ii rather -ver ^ not Oudh avoii oxygen x; ^ before it -and:; '. · 1 danger einesr ^ Wegbiteniiensι of, burner mouth This leads zuoeiner ^ Verbesserungvder'Gasqualität and;; to'entfallt-'the"öirier Increaseoroperational reliability of;;: ; :.

3. Dadurch,' daß der; Wasserdampfa6,-5/;bis 9,5 Vol.-% Sauerstoff enthält, wird die Temperatur der Strömung in unmittelbarer Nähe des Brennermundes über der Temperatur der normalen Flüssigschlackeabführung gehalten und eine Verschlackung des Brenners erfolgt nicht. Das erhöht die Betriebszuverlässigkeit des Brenners.3. By that, 'that the; Wasserdampfa6, -5 /; contains up to 9.5 vol .-% oxygen, the temperature of the flow is maintained in the immediate vicinity of the burner mouth above the temperature of the normal liquid slag removal and a slagging of the burner does not take place. This increases the operational reliability of the burner.

Da es in der UdSSR keine Brenner gibt, die in Vergasungsapparaten unter Druck mit Flüssigschlackeabzug arbeiten und für die Verwendung eines konzentrierten Kohlenstaubstr'omes mit Sauerstoff vorgesehen sind und da ausländische Brenner für einen Vergleich nicht zugänglich sind, wurden als Basisobjekte Kohlenstaubbrenner ausgewählt, die.in der Zyklonfeuerung, einem hinsichtlich seiner Kon-Since there are no burners in the USSR operating in gas-fired pressure gassing plants intended for the use of a concentrated coal dust stream with oxygen, and since foreign burners are not accessible for comparison, the base objects selected were coal dust burners cyclone firing, with regard to its con-

~ 11 -~ 11 -

struktion dem Apparat für die Vergasung von Kohlenstaub unter Druck analogen Apparat, installiert sind (Ju. L, Marsak "Feuerungsanlagen mit vertikalen Zyklonkammern", linergöizdat, 1966, Seite 60, Abbildungen 2 - 3a). Sine Zyklonfeuerung ist in einem Kessel mit Flüssigschlackeabführung des Zakamsker WärmekraftWerkes (Gebiet Perm) eingebaut.the apparatus for the pulverization of coal dust under pressure analog apparatus, are installed (Ju. L, Marsak "combustion plants with vertical cyclone chambers", linergöizdat, 1966, page 60, Figures 2 - 3a). Sine cyclone firing is installed in a liquid slag boiler of the Zakamsk thermal power plant (Perm region).

Da im Basisobjekt in der Zone der intensiven Vermischung höchstens 16 % des Oxydationsmittels (Luft) durchgesetzt werden, wird der Abbauprozeß außerordentlich verzögert. Zum Zeitpunkt des Austrittes aus der Feuerung ist er nur zu 90 % abgeschlossen. Außerdem stellte man während des Betriebes eine Verschlackung des Brenners fest,Since in the base object in the zone of intensive mixing at most 16 % of the oxidant (air) are enforced, the degradation process is greatly delayed. At the time of exit from the furnace, it is only 90 % complete. In addition, it was found during operation a slagging of the burner,

Untersuchungen des Modelles des vorgeschlagenen Kohlenstaubbrenners in einem Reaktor mit einer Leistung von 100 kg/h zeigten, daß der Vermischungsprozeß und der Umsetzungsprozeß des Sauerstoffes auf einem sehr kurzen Abschnitt erfolgen und praktisch das gesamte Reaktorvolumen für den Vergasungsprozeß verwendet wird. Das gestattet es, ein qualitativ hochwertiges Gas bei einer Vollständigkeit des Prozesses von 97 bis 98 % zu erhalten. Dabei wurde bei allen durchgeführten Versuchen keine Verschlackung des Brenners festgestellt.Examinations of the model of the proposed pulverized coal burner in a reactor with a capacity of 100 kg / h showed that the mixing process and the reaction process of the oxygen take place in a very short section and practically the entire reactor volume is used for the gasification process. This makes it possible to obtain a high-quality gas with a completeness of the process of 97 to 98%. In this case, no slagging of the burner was found in all experiments carried out.

Claims (2)

iSrfindungsansprttchi»iSrfindungsansprttchi " 1. Kohlenstaubbrenner, der aus einem Gehäuse, einem in
seiner zentralen Achse eingebauten Kanal für die Zuführung des Kohlenstaubes, an der Peripherie angeordneten Kanälen für die Zuführung des Oxydationsmittels mit Austrittsdüsen besteht, die unter einem Winkel
zur Brennerachse gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des Betriebes und zur Verbesserung der Qualität des erzeugten
Vergasungsgases der Brenner mit einem Stutzen für die Zuführung des Dampfes und einer Düse für dessen Austritt versehen ist und die Achse der Austrittsdüsen
der Kanäle für die Zuführung des Oxydationsmittels
in Richtung der Tangente des Grundkreises mit dem Radius r zeigen:
1. pulverized coal burner, consisting of a housing, a in
its central axis built-in channel for the supply of coal dust, arranged on the periphery channels for the supply of the oxidant with outlet nozzles, which at an angle
directed to the burner axis, characterized in that to increase the reliability of the operation and to improve the quality of the generated
Gasification gas of the burner is provided with a nozzle for supplying the steam and a nozzle for the exit thereof and the axis of the outlet nozzles
the channels for the supply of the oxidant
in the direction of the tangent of the base circle with the radius r:
0,5.R-r-0,8.R worin:0.5.R-r-0.8.R wherein: R - Radius der Austrittsöffnung des Kanales für dieR - radius of the outlet opening of the channel for the Zuführung des Kohlenstaubes,Feeding the coal dust, wobei der Abstand £ zwischen den Zentren der Austritt soff nungen der Kanäle für die Zuführung des Oxydationsmittels und des Kohlenstaubes im Bereich liegt:wherein the distance ε between the centers of the outlet openings of the channels for the supply of the oxidizing agent and the pulverized coal lies in the range: R f I < § - R f 5 . d worin:R f I < § - R f 5. where: d - Durchmesser der Austrittsöffnungen der Kanäle für die Zuführung des Oxydationsmittels,d - diameter of the outlet openings of the channels for the supply of the oxidizing agent,
2. Verfahren zum Betrieb des Kohlenstaubbrenners entsprechend Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung des Oxydationsmittels mit dem Kohlenstäub im Strom eines Wasserdampfes erfolgt, der 6,5 bis 9S5 Vol.-% Sauerstoff enthält.2. A method for operating the pulverized coal burner according to item 1, characterized in that the mixture of the oxidizing agent is carried out with the coal dust in the stream of water vapor containing 6.5 to 9 S 5 vol. -% oxygen. Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this 2 sheets of drawings
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