DD216778A1 - COAL DUST SWIRL BURNER - Google Patents

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DD216778A1 DD25200183A DD25200183A DD216778A1 DD 216778 A1 DD216778 A1 DD 216778A1 DD 25200183 A DD25200183 A DD 25200183A DD 25200183 A DD25200183 A DD 25200183A DD 216778 A1 DD216778 A1 DD 216778A1
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Bernd Weiser
Juergen Kuhfs
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Kraftwerke Thierbach 7204 Espe
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kohlenstaub-Drallbrenner, insbesondere fuer den Zuend- und Stuetzfeuerbetrieb von Grossdampferzeugern mit einem inneren Primaerrohr fuer die Zufuehrung des Brueden-Staub-Gemisches und einem das Primaerrohr umgebenden Sekundaerrohr fuer die Verbrennungsluft, der zumindest ein Drallgitter fuer das Brueden-Staub-Gemisch aufweist. Es soll eine stabile Zuendung und Verbrennung bei der Verfeuerung ballastreicher Brennstoffe erreicht werden, wenn der Massenstrom des Brueden-Staub-Gemisches dem der Verbrennungsluft gleich ist oder ihn uebersteigt. Dazu ist am Austritt aus dem Primaerrohr ein Drallgitter angeordnet. Durch einen kegelfoermigen Stroemungskoerper, der durch das Drallgitter fixiert ist, wird die Radialkomponente der tangentialen Abstroemung, die im Drallgitter erzeugt wird, noch zusaetzlich erhoeht. Die Zufuehrung der Verbrennungsluft kann dabei verdrallt aber auch unverdrallt erfolgen, da durch die tangentiale Abstroemung des Staub-Buerden-Gemisches nach Brenner eine gute Vermischung mit dem Verbrennungsluftstrom erreicht wird.The invention relates to a pulverized coal swirl burner, in particular for the Zuend- and Stuetzfeuerbetrieb of large steam generators with an inner Primaerrohr for the supply of Brueden-dust mixture and surrounding the Primaerrohr secondary pipe for the combustion air, the at least one swirl grid for the Brueden dust Mixture. It is a stable ignition and combustion in the combustion of high-fiber fuels can be achieved if the mass flow of Brueden-dust mixture is equal to the combustion air or exceeds it. For this purpose, a swirl lattice is arranged at the outlet from the primer tube. By a cone-shaped Stroemungskoerper, which is fixed by the swirl lattice, the radial component of the tangential Abstroemung, which is generated in the swirl lattice, increased even further. The supply of combustion air can be twisted but also carried out unverdrallt, as is achieved by the tangential Abstroemung the dust Buerden mixture after burner good mixing with the combustion air flow.

Description

Titel der Erfindung ,Title of the invention,

Kohlenstaub-Drallbrenner Anwendungsgebiet der ErfindungCoal dust swirl burner Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Drallbrenner zur Verbrennung von staubförmigen Brennstoffen, insbesondere ballastreicher Rohbraunkohle, mit einem Primärrohr für das Brüden-Staub-Gemisch mit einem Drallgitter und zentralem Verdrängungskörper.The invention relates to a swirl burner for the combustion of dust-like fuels, in particular ballast-rich raw lignite, with a primary tube for the vapor-vapor mixture with a swirl grid and central displacement body.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Für die Verbrennung von staubförmigen Brennstoffen in Dampferzeugern sind Strahlbrenner bekannt, bei denen jeweils Über gesonderte rechteckförmige Kanäle der Brennstoff und die Luft zugeführt werden. Weiterhin sind Diffusionsbrenner bekannt, wo bereits im Brenner selbst die Zuführung der Luft über Düsen tangential in den Brüden-Staubgemischstrom erfolgt. Die Brenner arbeiten mit äußerer Rezirkulation, um die notwendige Zündwärme an die arennermündung heranzuführen. Außerdem arbeiten diese mit langen Flammen und benötigen lange Misch- und Ausbrandwege. Deshalb wurden bereits Drall-For the combustion of dust-like fuels in steam generators jet burners are known, in which in each case via separate rectangular channels of the fuel and the air are supplied. Furthermore, diffusion burners are known where even in the burner itself, the supply of air via nozzles is tangential in the vapor-dust mixture stream. The burners work with external recirculation to bring the necessary ignition heat to the arnine mouth. In addition, they work with long flames and require long mixing and burnout paths. Therefore, swirling

bronner entwickelt', die zusätzlich zur äußeren Rezirkulation noch eine innere Rezirkulation erreichen sollen, was durch Vordrallung der Verbrennungsluft und/oder des Brüden-Staub-Gemisches erreicht wird (SU 805001). Bei großen Brüden-Staub-Strömen ist mit der Verdrallung allein die zündstabilisierende Rezirkulation nicht zu erreichen. Deshalb sind für solche großen Brüden-Staub-Volumenströme die bekannten Drallbrenner nicht anwendbar. Es wurde deshalb ein Drallbrenner fur derartige Brennstoffverhältnisse vorgeschlagen, bei dem im Primärrohr ein geschlossenes Kernrohr angeordnet ist, das ein Drallgitter trägt. Mit Machlassen der Wirksamkeit der inneren Versperrung ist diener Brennertyp nicht für kleinere Primärrohrduchmesser anwendbar, wie sie beispielsweise bei Zündbrennern für Großdampferzeugern benötigt Werden.bronner developed ', which in addition to the external recirculation to achieve an internal recirculation, which is achieved by pre-purging the combustion air and / or the vapor-vapor mixture (SU 805001). With large vapor-vapor streams, the ignition alone can not achieve the ignition-stabilizing recirculation. Therefore, the known swirl burner are not applicable for such large vapor-volume flows. It was therefore proposed a swirl burner for such fuel ratios, in which a closed core tube is arranged in the primary tube, which carries a swirl grid. By allowing the effectiveness of the internal obstruction, this type of torch is not applicable to smaller primary tube diameters, such as those needed for pilot burners for large scale steam generators.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine stabile Zündung und Verbrennung bei der Verfeuerung von ballastreichen staub,-förmigen Brennstoffen in Dampferzeugern, vorrangig Rohbraunkohle aus Mahltrocknungsanlagen, zu erreichen.The aim of the invention is to achieve a stable ignition and combustion in the combustion of ballastreichen dust-like fuels in steam generators, primarily raw lignite coal from grinding drying plants.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgebe zugrunde, einen Drallbrenner mit einera/jPrimärrohr für das ßrüden-Staubge;.tisch und einem Sekundärrohr für die Verbrennungsluft, bei dem der Hassenstrom des Brüden-Staub-Gemisches dem der Verbrennungsluft gleich ist bzw» ihn übersteigt, \so auszubilden und anzuordnen, daß ohne zusätzlichen Stützbrennstoff eine stabile Zündung erreicht wird. « The invention is based on the application of a swirl burner with a primary tube for the mammalian nozzle and a secondary tube for the combustion air in which the vapor flow of the vapor-vapor mixture is equal to or exceeds that of the combustion air train and arrange that a stable ignition is achieved without additional support fuel. "

-Uüü.1983*iü72Ö5-Uüü.1983 * iü72Ö5

Dazu ist erfindungsgemäß am Austritt aus dem Primärrohr ein Drallgitter so angeordnet, daß es zu einer Verwirbelung des Brüden-Staub-Gemisches erst nach dem Verlassen des Primär«For this purpose, according to the invention, a swirl lattice is arranged at the exit from the primary tube in such a way that turbulence of the vapor / dust mixture takes place only after leaving the primary. "

rohres führt. Durch einen vom Drallgitter fixierten an sich bekannten kegelförmigen Strömungskörper wird die Radialkomponente der tangentialen Abströmung, die im Drallgitter erzeugt wird, noch zusätzlich erhöht· Die Zuführung der Verbrennungsluft kann dabei verdrallt aber auch unverdrallt erfolgen, da durch die tangentiale Abströmung des Staub-Brüden-Gemisches nach Brenner eine gute Vermischung mit dem Verbrennungsluftstrom erreicht wird. .pipe leads. By a fixed from the swirl grate known per se conical flow body, the radial component of the tangential outflow, which is generated in the swirl grille, additionally increased · The supply of combustion air can be twisted but also untwisted, since the tangential outflow of dust-vapor mixture after burner good mixing with the combustion air flow is achieved. ,

Es ist zwar ein Rundbrenner mit ringförmiger Staubeinführung bekannt, bei dem vor dem Zentralrohr für die Sekundärluft ein Verdrängungskegel angeordnet ist und dieser von Wendeflächen und Wendeleisten distanziert und gehaltert ist, die in der Staub- und Luftzuführung eingebaut sind (DD 4!>28) . Bei dieser Lösung handelt es sich um einen Rundbrenner ohne jeden Dralleffekt. Die auf der Staubseite engeordneten Wendeleisten haben, wie beschrieben, die Aufgabe, eine gleichmäßige Beaufschlagung am Brenneraustritt trotz der einseitigen Staubzuführung zu sichern. Weiterhin läßt der offene Kegelstumpf, der einem Teil der Sekundärluft den geradlinigen Eintritt in das Zentrum des Flammenkörpers ermöglichen soll, in keiner ,Weise die typische innere Rückströmzone eines Drallbrenners entstehen. Im Gegensatz dazu weist der Brenner nach der Erfindung durch das am Austritt angeordnete Schaufelgitter eine starke Drallf^omponente auf. Durch den Verdrängungskörper wird in bekannter Weise die Herausbildung einer starken Rückströmung heißer Gase innerhalb des Flammenkörpers zusätzlich unterstützt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Drallgitters nach den Austrittsquerschnitt und gleichzeitig Nutzung als Tragelement für den Verdrängungskörper, wird dabei ein mini-Although it is a round burner with annular dust introduction known in which a displacement cone is arranged in front of the central tube for the secondary air and this is distanced and supported by turning surfaces and turning strips, which are installed in the dust and air supply (DD 4!> 28). This solution is a round burner without any swirling effect. The envisaged on the dust side turning bars have, as described, the task of ensuring a uniform application to the burner outlet despite the one-sided dust supply. Furthermore, the open truncated cone, which is to allow a portion of the secondary air to enter the center of the flame body rectilinearly, in no way causes the typical internal backflow zone of a swirl burner. In contrast, the burner according to the invention has a strong swirl component due to the blade lattice arranged at the outlet. By the displacement body, the formation of a strong backflow of hot gases within the flame body is additionally supported in a known manner. Due to the arrangement according to the invention of the swirl lattice according to the outlet cross-section and at the same time use as a support element for the displacement body, a minimum

Aiin -inα ο ... λ Ί\non Aiin -inα ο ... λ Ί \ non

maler Druckverlust in der Staubströmung erzielt und gleichzeitig günstige Mischbedingungen zwischen Brennstoff und Luft erreicht.painter in the dust flow and at the same time achieves favorable mixing conditions between fuel and air.

Ausführungsbeispielembodiment

Der Drallbrenner besteht imvesentlichen aus dem Primärrohr 1 für das ßrüden-Staub-Gemisch und einem Sekundärrohr 2 für die Verbrennungsluft. Am Austritt aus dem Primärrohr sind die Drallschaufeln 3 so angeordnet, daß sie einen Strömungskegel 4 außerhalb des Primärrohres fixieren. Der Brüden-Staubstrom erhält im Drallgitter 3 eine tangentiale Beschleunigung, die zur Erzeugung einer nach außen «gerichteten Abströmung führt, die keine Begrenzung durch das Primärrohr erfährt, sondern frei wirken kann. Hinzu kommt eine zusätzliche Ablenkung der Strömung nach außen* die durch den Strömungskegel 4 erzeugt wird. Damit wird eine starke radiale Abströmung erreicht, die zu einem großen Unterdruckgebiet unmittelbar hinter dem Brenner führt, mit dem eine starke innere Rezirkulation erzeugt wird, die die Rauchgase mit Verbrennungstemperaturniveau an den Brennermund zurückgeführt und hier die Aufwärmung und Zündung des eingetragenen Staub-Gemisches sichert.1 Dor außen befindliche Luftschleier trägt dabei zur Wärmeisolation zur Brennkammer bei, wodurch auch bei kalter Umgobung eine stabile Zündung gewährleistet wird. Gleichzeitig führt die starke Ablenkung des Staubgemisches zur intensiven Vermischung mit dem mit geringerem bzw. ohne Drall eingeblasenen Verbrennungsluftstrom, nach bzw. während dieser Aufheizphase, durch die zurückgesaugten Verbrennungsgase. Der Zeitraum zwischen Austritt der Staubteilchen aus dem Primärrohr und ihr Eintritt in den Luftschleier kann vorzugsweise mit Hilfe des Drallgrades der Luft aber auch mit dem prallgrad des Brüden-Staub-Gemisches bzv/. der Kegelform des Strömungskörpers Variiert, d.h* die Aufheizzeit derThe swirl burner consists essentially of the primary tube 1 for the male-dust mixture and a secondary tube 2 for the combustion air. At the exit from the primary tube, the swirl vanes 3 are arranged so that they fix a flow cone 4 outside of the primary tube. The vapors-dust stream receives in the swirl screen 3 a tangential acceleration, which leads to the generation of an outward directed outflow, which experiences no limitation by the primary tube, but can act freely. In addition there is an additional deflection of the flow to the outside * which is generated by the flow cone 4. Thus, a strong radial outflow is achieved, which leads to a large negative pressure area immediately behind the burner, with which a strong internal recirculation is generated, which returns the flue gases with combustion temperature level to the burner mouth and here ensures the warm-up and ignition of the registered dust mixture. 1 Dor outside air curtain contributes to the heat insulation to the combustion chamber, whereby even with cold Umgobung a stable ignition is guaranteed. At the same time, the strong deflection of the dust mixture leads to intensive mixing with the combustion air flow blown in with less or without swirl, after or during this heating phase, by the combustion gases sucked back. The period between the exit of the dust particles from the primary pipe and their entry into the air curtain can preferably with the help of the degree of swirl of the air but also with the plump degree of the vapor-vapor mixture bzv /. the conical shape of the flow body varies, ie * the heating time of

der Staubteilchen bis zur Zündung optimiert werden. Die Zündung des Staubes erfolgt einmalig durch ein geeignetes Zündinitial am Brennermund. . Die innere Rezirkulation der heißen Rauchgase gewährleistet die Selbststabilisierung der Kohlenstaubzündung für den weiteren Betrieb.the dust particles are optimized to ignition. The ignition of the dust is done once by a suitable Zündinitial the burner mouth. , The internal recirculation of the hot flue gases ensures the self-stabilization of the pulverized coal ignition for further operation.

-t'AttG, 1983*107205.-t'AttG, 1983 * 107205.

Claims (3)

Erf indungsanspruch ' ·.Claim of invention. 1. Kohlenstaub-Drallbrenner, insbesondere fur den Zündbzw. Stützfeuerbetrieb von GroSdampferzeugern, mit einem inneren Primärrohr für die Zuführung des Brüden-Staub-Gemisches und einem das Primärrohr umgebenden Sekundärrohr für die Verbrennungsluft, der zumindest ein Drallgitter für dae Brüden-Staub-Gemisch aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß das Drallgittar (3) für das Brüden-Staub-Gemisch aus der Mündung des Primärrohres (1) ragend angebracht ist und einen an sich bekannten zentral angeordneten Strömungskörper (4) aufweist, während das Sekundärrohr (2) so ausgebildet ist, daß die Verbrennungsluft mit geringerem oder ohne Drall eingeblasen wird,1. pulverized coal swirl burner, in particular for Zündbzw. Support fire operation of GroSdampferzeugern, with an inner primary tube for the supply of the vapor-vapor mixture and a secondary tube surrounding the primary tube for the combustion air, which has at least one swirl lattice for dae vapor-mixture, characterized in that the Verdriggittar (3) for the vapor / dust mixture from the mouth of the primary tube (1) is mounted projecting and has a known centrally arranged flow body (4), while the secondary tube (2) is formed so that the combustion air is injected with less or no twist . 2. Brenner nach Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Strömungskörper (4) die Form eines konkaven Paraboloides aufweist.2. Burner according to item 1, characterized in that the flow body (4) has the shape of a concave paraboloid. 3. Brenner nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Querschnitt des Primär- (1) und Sekundärrohres (2) vieleckig, vorzugsweise rechteckig, ist.3. Burner according to item 1, characterized in that the cross section of the primary (1) and secondary pipe (2) is polygonal, preferably rectangular. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.For this 1 sheet drawings.
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