DD214426A1

DD214426A1 - BURNER FOR HARD ASH-CONTAINING FIRE-DUST

Info

Publication number: DD214426A1
Application number: DD24920583A
Authority: DD
Inventors: Andreas Bernhardt; Harald Bartzack; Roland Brendel; Jan-Peter Fischer; Helmut Rosenstock
Original assignee: Univ Dresden Tech
Priority date: 1983-03-28
Filing date: 1983-03-28
Publication date: 1984-10-10

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brenner fuer stark aschehaltigen Brennstaub. Er gewaehrleistet die Verbrennung stark aschehaltiger Brennstaeube, wobei der Aschegehalt, insbesondere koerniger Sand, bis zu 50% betragen kann. Die Mindestlast des Brenners betraegt 50%. Erfindungsgemaess erfolgt dies durch die Gestaltung der Einbauten, insbesondere durch die Beschleunigung der Verbrennungsluft in einem Duesenkanal und einem Verdraenger im zentral angeordneten Brennstaubkanal.The invention relates to a burner for highly ash-containing fuel dust. It ensures the combustion of highly ash-containing fuel, whereby the ash content, in particular granular sand, can be up to 50%. The minimum load of the burner is 50%. According to the invention this is done by the design of the internals, in particular by the acceleration of the combustion air in a nozzle channel and a displacer in the centrally arranged Brennstaubkanal.

Description

der Erfindung the invention

Brenner für stark aschehaltigen BrennstaubBurner for highly ash-containing fuel dust

Field of application of the invention

Das Anwendungsgebiet umfaßt einen Brenner für Brennstaub mit einem hohen Aschegehalt, insbesondere Brennstaub aus Rohbraunkohle mit hohem Sandgehalt.The field of application comprises a burner for high ash content dust, especially high lignite content coal lignite.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Char Act ristik the known technical solutions

Bekannt sind Verfahren und Vorrichtungen zur Verbrennung von Brennstäuben, die sich unterscheiden in Verfahren und Vorrichtungen zur intensiven Verbrennung zündschwieriger Brennstäube, die bei höherkalorischem Brennstoff an ein erstes Drallströmungsfeld als Zündgebiet mit hoher Temperatur gebunden sind und Verfahren und Vorrichtungen, die für niederkalorischen Brennstoff geeignet sind und sich durch unsichere Zündeigenschaften auszeichnen, was zum Einsatz von Stützbrennern zwingt. Bei niederkalorischen Brennstoffen nach einer Mahltrocknungsanlage mit prozeßbedingten unsicheren Zündeigenschaften realisiert eine Brüdentrenneinrichtung die Aufteilung in einen konzentrierten Brennstaubstrom und einen Brüden- und Restgasstrom. Zur Abscheidung von nichtbrennbarenKnown methods and devices for combustion of fuel dusts, which differ in methods and apparatuses for intensive combustion of ignitable fuel dusts, which are bound at high-calorie fuel to a first swirl flow field as a high-temperature ignition zone and methods and apparatus which are suitable for low calorific fuel and characterized by unsafe ignition properties, which forces the use of supporting torches. In low-calorific fuels after a mill-drying plant with process-related unsafe ignition properties a Brüdentrenneinrichtung realizes the division into a concentrated Brennstaubstrom and a vapor and residual gas stream. For the separation of non-combustible

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Komponenten aus dem Brennstaubstrom sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, welche durch hohe apparate- und schaltungstechnische Aufwendungen gekennzeichnet sind. Die Verbrennung von stark aschehaltigen Brennstäuben führt durch das Zündverhalten in Anlagen mit einem Brenner zur unsicheren Verfahrensdurchführung, da durch die Flammenüberwachung bei Verlöschen der Flamme in der Regel das Not-Aus-System aktiviert wird. Bei Brennräumen mit mehreren Brennern hält zumeist ein Brenner die Flammenbildung aufrecht. Zur Aufrechterhaltung des Betriebes der Brennkammer bei Einsatz zündschwieriger Brennstoffe führt die Rückstellung der Schaltung durch die Flammenüberwachung zur Verpuffung, was bei kleinen Brennkammern eine Gefährdung darstellt.Components from the Brennstaubstrom methods and devices are known, which are characterized by high equipment and circuitry expenses. The combustion of highly ash-containing fuel dust leads to unsafe process performance due to the ignition behavior in systems with a burner, since flame-monitoring usually deactivates the emergency stop system when the flame is extinguished. In combustion chambers with multiple burners usually a burner keeps the flame upright. To maintain the operation of the combustion chamber with the use of ignitable fuels, the provision of the circuit by the flame monitoring leads to deflagration, which is a threat to small combustion chambers.

Bekannt ist DD-PS 153911 als ein Verfahren und Brenner zur Erzeugung einer rotierenden Kohlenstaub-Flamme, wobei der Kohlenstaub-Brenner aus einem inneren Rohr ohne Einbauten für ein Primärluft-ßrennstaub-Gemisch und einem dieser umschließenden Ringkanal mit einer Verjüngung und einem Luftleitapparat für Sekundärluft, dem sich zur Brennkammer ein Diffusor anschließt Nachteil des Brenners ist das einbaulose innere Rohr, wodurch kein stark ausgebildeter Rankine-Wirbel entsteht und der Wärme· rücktransport aus der Flamme gering ist. Der Brenner ist da- ι durch nicht für zündschwierige Brennstaube geeignet. Ein Zündgebiet mit hoher Temperatur durch die Wärmerückführung zwingt zu einem nicht durch Anströmung aus dem inneren Rohr beströmten Kern im Drallströmungsfeld.DD-PS 153911 is known as a method and burner for producing a rotary pulverized coal flame, wherein the pulverized coal burner from an inner tube without internals for a primary air-particulate mixture and one of these enclosing annular channel with a taper and a spoiler for secondary air Disadvantage of the burner is the installable inner tube, whereby no highly developed Rankine vortex is formed and the heat transfer back from the flame is low. The burner is suitable because of not being difficult to ignite. A high temperature firing zone through the heat recovery forces a core in the swirl flow field not flowed through the inner tube by flow.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, einen Brenner zu schaffen, welcher für stark aschehaltigen Brennstaub, insbesondere für Brennstaub aus Rohbraunkohle mit einem hohen Sandanteil, eine sichere Zündung realisiert, wodurch eine verpuffungsfreie intensive Verbrennung in Brennkammern gewährleistet wird.The aim of the invention is to provide a burner which realizes a reliable ignition for highly ash-containing fuel dust, in particular for fuel dust from raw lignite with a high sand content, whereby a verpuffungsfreie intensive combustion is ensured in combustion chambers.

Explanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, die sichere Zündung von stark sandhaltigen Braunkohlenbrennstaub zu gewährleisten, wobei der Sandanteil bis zu 50 % beträgt und die Mindestlast bei 50 % liegt.The object of the invention is to ensure the reliable ignition of heavily sand-containing brown coal burning dust, wherein the sand content is up to 50 % and the minimum load is 50%.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Brennstaubkanal ein Diffusor angeordnet wird, mit Beginn des Diffusors konzentrisch im Brennstaubkanal ein Verdränger angeordnet ist, welcher mit einem spitzen Kegel beginnt und die Innenseite eines Ringkanals bildet, der Diffusor den Brennstaubkanal zum Ringkanal erweitert, konzentrisch um den Brennstaubkanal ein Luftkanal angeordnet ist, dieser Luftkanal in einen Düsenkanal übergeht und in diesem Düsenkanal eine Dralleinrichtung zur Verdrallung der Luft vorhanden ist. Der Diffusor besitzt einen halben öffnungswinkel bis zu 30°. Der Kegel des Verdrängers besitzt einen halben Kegelwinkel von 45° und eine Länge, welche im Verhältnis zum äußeren Durchmesser am Ende der Dralleinrichtung von 1 steht. Der Durchmesser des Verdrängers steht im Verhältnis zum äu&eren Durchmesser am Ende der Dralleinrichtung von 0,67. Der Düsenkanal besitzt auf der Außenseite einen halben Düsenwinkel von 45 und beschleunigt erfindungsgemäß die Verbrennungsluft,The object is achieved in that in a Brennstaubkanal a diffuser is arranged concentrically with the beginning of the diffuser in the fuel dust duct a displacer is arranged, which starts with a sharp cone and forms the inside of an annular channel, the diffuser extends the Brennstaubkanal to the annular channel, concentric an air channel is arranged around the fuel dust channel, this air channel merges into a nozzle channel and a swirl device for swirling the air is present in this nozzle channel. The diffuser has a half opening angle up to 30 °. The cone of the displacer has a half cone angle of 45 ° and a length which is in relation to the outer diameter at the end of the twisting device of FIG. The diameter of the displacer is 0.67 in relation to the outer diameter at the end of the twisting device. The nozzle channel has on the outside a half nozzle angle of 45 and according to the invention accelerates the combustion air,

wobei die Dralleinrichtung eine Drallzahl zwischen 0,9 und 1,5 realisiert. Erfindungsgemäß beträgt der Abströmwinkel der urallschaufeln 45°, wobei eine Abströmgeschwindigkeit der Luft von 19 m/s bis 32 m/s die Bildung des Drallströmungsfeldes mit einem stark ausgebildeten Rankine-Wirbel im Erennervorraum realisiert. Der Brennstaub-Trägergasstrom tritt mit 11 m/s aus dem Ringkanal in den Brennervorraum ein. üer Verdränger wird durch Halter im Ringkanal starr befestigt und gestattet die Herausnahme des Brennstaubkanals aus dem Brenner, üer Brennstaubkanal wird mittels Brennstaubkanalflansch am Luftkasten befestigt. Der Brenner wird mittels Brennerflansch an die Stirnwand der Brennkammer befestigt. Der Düsenkanal ist zur Verringerung der Wärmebelastung auf der Brennervorraumseite mit einer Muffel versehen.wherein the swirl device realizes a swirl number between 0.9 and 1.5 . According to the invention, the outflow angle of the urallschaufeln 45 °, wherein a flow velocity of air from 19 m / s to 32 m / s realized the formation of the swirl flow field with a highly trained Rankine vortex in Erennervorraum. The fuel dust carrier gas flow enters the torch cavity at 11 m / s from the annular channel. üer displacer is rigidly fixed by holders in the annular channel and allows the removal of the Brennstaubkanals from the burner, üer Brennstaubkanal is fastened by Brennstaubkanalflansch on the air box. The burner is fixed by means of burner flange to the end wall of the combustion chamber. The nozzle channel is provided to reduce the heat load on the burner front side with a muffle.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Brenners liegt in der Beschleunigung der Verbrennungsluft im Düsenkanal und in der Ausströmung des Brennstaub-Trägergasstromes aus dem Ringkanal, wodurch eine intensive Verbrennung mit einer kurzen Flamme gewährleistet wird. Erfindungsgemäß wird eine stabile Flammenbildung für Brennstaub mit einem Ascheanteil bis zu 50 % realisiert, wobei der Ascheanteil körniger Sand ist und eine Mindestlast von 50 % gewährleistet wird.The advantage of the burner according to the invention lies in the acceleration of the combustion air in the nozzle channel and in the outflow of the fuel dust carrier gas stream from the annular channel, whereby an intensive combustion is ensured with a short flame. According to the invention a stable flame formation for fuel dust with an ash content up to 50 % is realized, the ash content is granular sand and a minimum load of 50 % is guaranteed.

Ausführungsbeispie1

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung ist der Brenner im Schnitt dargestellt.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing, the burner is shown in section.

Ein Stützbrenner für einen Kohlenstaubbrenner eines Dampferzeugers wird vom Brennstoff Heizöl auf Braunkohlenbrennstaub umgestellt. Der Braunkohlenbrennstaub 1 ist erzeuyungsbedingtA support burner for a pulverized coal burner of a steam generator is converted from the fuel fuel oil to brown coal burning dust. The brown coal burning dust 1 is due to the production

mit Sandanteilen versetzt und hat einen Ascheanteil von bis zu 50 %. Der Brenner als Stützbrenner muß verpuffungsfrei arbeiten und eine stabile Flamme auch bei Anfall hoher Sandanteile im Braunkohlenbrennstaub 1 sicher bilden. Der Braunkohlenbrennstaub 1 wird pneumatisch dem Brennstaubkanal 2 zugeführt, üer Eirennstaubkanal 2 wird mittels ßrennstaubkanalflansch 12 am Luftkasten 17 befestigt, wodurch ein Ausbau gewährleistet wird. In Strömungsrichtung des Brennstaub-Trägergasstromes folgt im Brennstaubkanal 2 ein Diffusor 3. Der Diffusor 3 hat"einen halben öffnungswinkel von 30 und führt den Brennstaubkanal 2mixed with sand and has an ash content of up to 50%. The burner as a support burner must work verpuffungsfrei and safely form a stable flame even when high sand fractions in lignite 1. The lignite burning dust 1 is pneumatically fed to the fuel dust channel 2, ie Eirennstaubkanal 2 is fastened by means of ßrennstaubkanalflansch 12 to the air box 17, whereby an expansion is ensured. In the direction of flow of the fuel dust carrier gas stream, a diffuser 3 follows in the fuel dust channel 2. The diffuser 3 has a half opening angle of 30 and leads the fuel dust channel 2

^v"~" in den Ringkanal 4. Im Brennstaubkanal 2 ist konzentrisch ein Verdränger 5 angeordnet, welcher mit einem spitzen Kegel bei einem halben Kegelwinkel von 45° beginnt, weiterhin dann die innere Wandung des Ringkanals 4 bildet und derartig angeordnet ist, daß die Spitze bei Beginn des Uiffusors 3 vorhanden ist. Am Ende des Ringkanals 4 tritt der Brennstaub-Trägergasstrom mit einer Geschwindigkeit von 11 m/s aus. Der Verdränger 5 wird durch die Halter 6 im Brennstaubkanal 2 gehalten, üie Verbrennungsluft 7 tritt durch den Eintrittskanal 8 in den Luftkasten 17 ein. Der Luftkanal 9 leitet die Verbrennungsluft 7 in den Düsenkanal 11, welcher auf der Außenseite einen halben Düsenwinkel von 45° hat und in dem eine Dralleinrich- ^v "~" in the annular duct 4. In the pulverized fuel channel 2, a displacer is arranged concentrically 5, which begins with a pointed cone with a half cone angle of 45 °, still then forms the inner wall of the annular channel 4 and is arranged such that the tip at the beginning of the Uefusor 3 is present. At the end of the annular channel 4, the fuel dust carrier gas stream exits at a speed of 11 m / s. The displacer 5 is held by the holder 6 in the fuel dust channel 2, üie combustion air 7 enters through the inlet channel 8 in the air box 17 a. The air duct 9 conducts the combustion air 7 into the nozzle channel 11, which has on the outside a half nozzle angle of 45 ° and in which a swirl device

_w tung 10 angeordnet ist. Die Dralleinrichtung 10 ist starr am Düsenkanal 11 befestigt, wobei der Brennstaubkanal 2 auswechselbar ist und die Oralleinrichtung 10 im Düsenkanal 11 verbleibt. Die Dralleinrichtung 10 realisiert eine Drallzahl von 1,2 und führt die verdrallte und beschleunigte Verbrennungsluft 7 am Schaufelende mit einer Geschwindigkeit von 19 m/s bis 32 m/s dem Brennervorraum 16 zu. Der Abströmwinkel am Schaufelende der Dralleinrichtung 10 beträgt 45°. Die Verdrallung der Verbrennungsluft 7 bildet mit dpm Srennstaub-Trägergasstrom aus dem Ringkanal 4 ein ürallströmungs- _w tung 10 is arranged. The swirl device 10 is rigidly attached to the nozzle channel 11, wherein the fuel dust channel 2 is replaceable and the Oralleinrichtung 10 remains in the nozzle channel 11. The swirl device 10 realizes a swirl number of 1.2 and supplies the twisted and accelerated combustion air 7 at the blade end to the burner pre-chamber 16 at a speed of 19 m / s to 32 m / s. The outflow angle at the blade end of the swirl device 10 is 45 °. The twisting of the combustion air 7 forms with the dpm Sennstaub carrier gas stream from the annular channel 4 a ürallströmungs-

feld im Brennervorraum 16. Der Brenner wird mittels Brennerflansch 13 an der Stirnwand 14 der Brennkammer befestigt. Die Muffel 15 umgibt den Düsenkanal 11 und verhindert die erhöhte Wärmebelastung des Materials vom Düsenkanal 11. Die Zündung und Flammenüberwachung erfolgt durch bekannte Verfahren und Vorrichtungen, welche durch die Muffel 15 hindurch zum Brennervorraum 16 ragen. Die Länge des Verdrängers 5 wird im Verhältnis zum äußeren Durchmesser am Ende der Dralleinrichtung IO von 1 ausgeführt. Der Durchmesser des Verdrängers 5 steht zum äußeren Durchmesser am Ende der Dralleinrichtung im Verhältnis von 0,67.field in the burner pre-chamber 16. The burner is fastened by means of burner flange 13 to the end wall 14 of the combustion chamber. The muffle 15 surrounds the nozzle channel 11 and prevents the increased heat load of the material from the nozzle channel 11. The ignition and flame monitoring is carried out by known methods and devices which project through the muffle 15 to the burner pre-16. The length of the displacer 5 is performed in proportion to the outer diameter at the end of the twisting device IO of FIG. The diameter of the displacer 5 is the outer diameter at the end of the twisting device in the ratio of 0.67.

Der Brenner besitzt für Braunkohlenbrenrtstaub mit einem Aschegehalt bis zu 50 % ein stabiles Zündverhalten ab einer Mindestlast von 50 %. Der Sand im Braunkohlenbrennstaub kann in körniger Konfiguration vorhanden sein. Der Brenner gewährleistet gute Kaltstarteigenschaften und realisiert mit zunehmender Vorwärmung der Verbrennungsluft 7 auch die Verbrennung bei einer weiteren Erhöhung der Ascheanteile auf 60 %, wobei die Lufttemperatur bei 200° C liegt.The burner has a stable ignition behavior for brown coal dust with an ash content of up to 50% from a minimum load of 50%. The sand in brown coal burning dust may be present in granular configuration. The burner ensures good cold-start and realized with increasing preheating of the combustion air 7 and the combustion with a further increase in the ash content to 60 %, the air temperature is 200 ° C.

Claims

J ^ r! Lyj3j9 ^sa nspruch

Burner for highly ash-containing fuel dust, in particular Brennsiaub with an ash content up to 50 % from lignite coal briquette or coal ₉ , with granular sand as ash in the fuel dust is present, with a Rustdaubkanal and this conically surrounding air duct, wherein in the fuel dust duct a displacer to form a Ring channels and a diffuser is present, characterized in that the air channel opens into a nozzle channel, the nozzle channel has a half nozzle angle of 45 °, in the nozzle channel a twisting device is arranged with a discharge angle of 45 and this is rigidly attached to the wall of the nozzle channel and rests on the Brennstaubkanal, while the removal of the Brennstaubkanals is guaranteed, the swirling device for supporting the Brennstaubkanals contains at least one slide ring, the displacer begins in the flow direction of the Brennstaub carrier gas stream with a sharp cone, the half cone angle 45 betr gt concentrically around the cone of the displacer is formed by the pulverized fuel channel a diffuser having a half angle of up to 30 °.

For this 1 sheet drawings