DD221527A1 - Kohlenstaubbrenner - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kohlenstaubbrenner, der in der chemischen Industrie fuer die Vergasung von staubfoermiger Kohle eingesetzt werden kann. Das Ziel der Erfindung besteht in der Verbesserung der Qualitaet des Generatorgases. Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, beinhaltet die Verbesserung der Vermischung des Kohlenstaubstromes mit dem Oxydationsmittel. Erfindungsgemaess wird zwischen bekannten Kanaelen zur Zufuehrung des Oxydationsmittels und den Austrittsduesen ein Sammler angeordnet, wobei die Anzahl der Austrittsduesen 1,5 bis 2,0 der Anzahl der Zufuehrungskanaele betraegt.

Description

Titel der Erfindung Kohlenstaubbrenner

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorgeschlagene Erfindung betrifft einen Brenner für die Verbrennung von Kohlenstaub, der in einem konzentrierten Strom zugeführt wird. Er kann in der chemischen Industrie für die Vergasung von Kohlen verwendet werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist ein Kohlenstaubbrenner bekannt, der aus einem Gehäuse, einem in der zentralen Achse eingebauten Kanal für die Zuführung des Kohlenstaubes und an der Peripherie angeordneten, zueinander unter einem Winkel geneigten Kanälen für die Zuführung des Oxydationsmittels besteht. (SU-US 787 786)

Nachteil dieses Brenners ist die geringe Qualität des erzeugten Vergasungsgases wegen des mit geringer Intensität ablaufenden Vermischungsvorganges von Kohlenstaub und Oxydationsmittel,

Am nächsten kommt hinsichtlich des technischen Wesens und des erreichten Effektes dem anzumeldenden Kohlenstaubbrenner ein Kohlenstaubbrenner, der aus einem Kohlenstaubkanal und um diesen auf einen Kreis angeordneten Kanälen für die Zuführung des Oxydationsmittels mit Austrittsdüsen besteht, die unter einem Winkel zur Achse des Kohlenstaubkanales gerichtet sind, wobei alle

Kanäle in einer Umhüllung eingeschlossen sind und diese mit einem Stutzen für die Dampfzuführung und einer Austritt sdüse versehen ist, wobei aber die Achsen der Austrittsdüsen für die Zuführung des Oxydationsmittels relativ zu einem Grundkreis angeordnet sind. Der Grundkreis hat einen Radius, der gleich 0,5 bis 0,8 der Austrittsöffnung des Kohlenstaubkanales ist. Die Austrittsdüsen für die Zuführungdes Oxydationsmittels liegen in der Ebene der Austrittsdüse der Umhüllung, ihr Abstand von der Achse des Kohlenstaubkanals ergibt sich aus dem Radius des Kohlenstaubkanals plus 1,0 bis 10,0 mal dem Radius der Austrittsdüsen für die Zuführung des Oxydationsmittels (DD-Aktenzeichen WP P 23 D/243 762 3). Dieser Brenner hat jedoch einen wesentlichen Nachteil: die schlechte Qualität der Vermischung des Oxydationsmittels mit dem Kohlenstaubstrom und infolgedessen die geringe Qualität des erzeugten Gases und der Austrag von nicht umgesetztem Kohlenstoff.

Dieser Nachteil ist mit zwei Umständen verbunden:

1, Die Kanäle für die Zuführung des Sauerstoffes versorgen direkt die Austrittsdüsen und folglich ist die Anzahl der Düsen gleich der Anzahl der Kanäle. Der Einbau einer großen Anzahl von Düsen führt zu einer Verringerung der Durchmesser der Kanäle für das Oxydationsmittel (was mit der Bedingung zum Einbau der Kanäle auf einem Umfang innerhalb der Umhüllung mit einem kleinen Spalt für den Durchgang des Wasserdampfes in Zusammenhang steht) und zu einer Erhöhung des hydraulichen Widerstandes des Traktes für die Zuführung des Oxydationsmittels (umgekehrt proportional dem Quadrat des Durchmessers des Kanales). Dabei wird die nutzbare Druckdifferenz für die Schaffung einer Geschwindigkeit am Ausgang aus den Austrittsdüsen verringert und es verschlechtert sich die Wechselwirkung der Ströme von Oxydationsmittel und Kohlenstaub.

Der Einbau einer kleineren Anzahl von Düsen senkt den Widerstand der ZufUhrungskanäle, der Durchmesser der Austrittsöffnungen der Austrittsdüsen steigt dabei jedoch, an. Die Qualität der Vermischung des Kohlenstaubstromes mit einer kleinen Anzahl von Oxydationsmittelströmen großen Durchmessers (sogar bei wesentlichen höheren Ausströmgeschwindigkeiten) wird dadurch sogar schlechter.

2. Die Austrittsdüsen werden an den Kanälen für die Zuführung des Oxydationsmittels befestigt, die ihrerseits in einer Rohrplatte der Kammer für die Zuführung des Oxydationsmittels befestigt sind. Bei einer solchen Konstruktion ist die Zentrierung der Austrittsdüsen in bezug auf den Kohlenstaubkanal und die Umhüllung sehr erschwert. Deshalb ist ein Zurückschlagen des Oxydationsmittels am Kohlenstaubkanal vorbei möglich und es erfolgt eine Verminderung der Qualität des Generatorgases.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Verbesserung der Qualität des Generatorgases und in der Beseitigung des nicht umgesetzten Kohlenstoffes.

Darlegung des Wesens der Erfindung ;

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch konstruktive Maßnahmen eine verbesserte Vermischung des Oxydationsmittels mit dem Kohlenstaubstrom zu erreichen. Erfindungsgemäß wird ein Kohlenstaubbrenner vorgeschlagen, der aus einem Kohlenstaubkanal und um diesen auf einem Kreis angeordneten Kanälen für die Zuführung des Oxydationsmittels mit Austrittsdüsen besteht, die unter einem Winkel zur Achse des Kohlenstaubkanales gerichtet sind, wobei alle Kanäle in einer Umhüllung eingeschlossen

sind, die mit einem Stutzen für die Zuführung von Dampf und mit einer Austrittsdüse versehen ist, und wobei die Achsen der Austrittsdüsen für das Oxydationsmittel relativ zu einem Grundirreis gerichtet sind, der einen Radius hat, der gleich 0,5 bis 0,8 des Radius der Austrittsöffnungen des Kohlenstaubkanales ist, und in der Ebene der Austrittsdüse der Umhüllung in einer Entfernung von der Achse des Kohlenstaubkanales liegen, der den Radius des Kohlenstaubkanales um einen Wert übersteigt, der 1,0 bis 10,0 der Radien der Austrittsdüsen für die Zuführung des Oxydationsmittels beträgt, wobei der Brenner mit einem Sammelkanal versehen ist, der zwischen den Kanälen für die Zuführung des Oxydationsmittels und den Austrittsdüsen für das Oxydationsmittel angeordnet ist und wobei die Anzahl der letzteren das 1,5 bis 2-fache der Anzahl der Kanäle für die Zuführung des Oxydationsmittels beträgt und das Verhältnis des Durchmessers der Kanäle für die Zuführung des Oxydationsmittels zum Durchmesser der Austrittsdüsen im Bereich von 2 bis 4,5 liegt.

Ausführungsbei spi e1

Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

Auf der zugehörigen Zeichnung sind

in Figur 1 der Kohlenstaubbrenner im Längsschnitt und in Figur 2 und 3 die Querschnitte des Brenners dargestellt.

Der Brenner besteht aus dem Kohlenstaubkanal 1 und den um ihn auf einem Kreis angeordneten Kanälen für die Zuführung des Oxydationsmittels 2, den Austrittsdüsen 3, die unter einem Winkel zur Achse des Kohlenstaubkanales gerichtet sind. Die Kanäle für die Zuführung des Oxydationsmittels 2 sind mit den stromaufwärtigen Enden an der Kammer für die Zuführung des Oxydationsmittels 4

befestigt, die mit dem Zuführungsstutzen 5 versehen ist, die stromabwärtigen Enden der Kanäle für die Zuführung des Oxydationsmittels sind am Sammler 6 befestigt, der zwischen den Kanälen für die Zuführung des Oxydationsmittels 2-und den Austrittsdüsen 3 angeordnet ist. Am Sammler 6 sind die Austrittsdüsen 3 mit den stromaufwärtigen Enden befestigt, wobei die Anzahl der Austrittsdüsen 3 das 1,5 - 2-fache der Anzahl der Kanäle für die Zuführung des Oxydationsmittels 2 beträgt und das Verhältnis des Durchmessers der Kanäle für die Zuführung des Oxydatiomsmittels 2 zum Durchmesser der Austrittsdüsen 3 im Bereich von 2 - 4,5 liegt. Alle Kanäle, die Kammer 4 für die Zuführung des Oxydationsmittels und der Sammler sind von der Umhüllung 7 umschlossen, die mit einem Stutzen 8 für die Zuführung des Dampfes und einer Düse 9 für dessen Austritt versehen ist, wobei die Achsen der Austrittsdüsen 3 der Kanäle für die Zuführung des Oxydationsmittels 2 in Richtung der Tangente zum Grundkreis gerichtet sind, der einen Radius hat, der 0,5 bis 0,8 des Radius der Austrittsöffnung des Kohlenstaubkanales 1 beträgt und in der Ebene der Austrittsdüse 9 der Umhüllung 7 in einer Entfernung von der Achse des Kohlenstaubkanals liegt, die den Radius des letzteren um einen Wert übersteigt, der 1,0 bis 10,0 der Radien der Austrittsdüsen für die Zuführung des Oxydationsmittels beträgt.

Der Sammler 6 liegt direkt am Beginn der Düse 9. Der Rohrschuß 7 ist mit einer Verdickung 10 versehen. Der Kohlenstaubkanal 1 ist mit einer Hülse 11 versehen, die in Höhe des Sammlers eingebaut ist. Dabei haben die Hülse 11 und die äußere Oberfläche des Sammlers 6 Zentriernasen 12 und 13, Der Brenner wird am Gaserzeuger mit Hilfe des Flansches 14 befestigt, '

Der Brenner arbeitet auf die folgende Art und Weise, Durch den Kohlenstaubkanal führt man den konzentrierten

Kohlenstaubstrom zu, lifter den Stutzen 5 führt man der-Kammer' 4 das Oxydationsmittel mit einer kleinen Spüldampfmenge zu. Das Oxydationsmittel wird über die Kanäle 2 verteilt, von wo es in den Sammler 6 und weiter in die Austrittsdüsen 3 gelangt. Aus den Austrittsdüsen 3 strömt Oxydationsmittel aus und tritt in Wechselwirkung mit dem Kohlenstaubstrom, der über den Kanal1 eingetreten ist. Über den Stutzen 8 führt man Wasserdampf mit einer geringen Sauerstoffmenge zur Verhinderung einer Verschlackung des Brennermundes zu. Der Wasserdampf gelangt in den Raum zwischen dem Kohlenstaubkanal

1 und den Kanälen für die Zuführung des Oxydationsmittels

2 und durch die Spalte zwischen ihnen geht er in den Raum zwischen der Umhüllung 7 und den Kanälen 2. Weiter strömt der Dampf durch den Spalt zwischen der Hülse 11 und dem Sammler β und zwischen dem Sammler 6 und der Verdickung 10 in die Austrittsdüse und tritt aus ihr aus. Dabei trennt er das aus den Austrittsdüsen 3 ausströmende Oxydationsmittel vom aus dem Kanal 1 austretenden Kohlenstaubstrom und von dem heißen Generatorgas, das zum Brennermund zirkuliert. Die Zentriernasen 12 und 13 gestatten es, eine freie axiale Verschiebung der Teile des Brenners ohne Störung der Zentrierung 'zu realisieren. Der vorgeschlagene Brenner ermöglicht es, den Vermischungsprozeß auf einem kurzen Abschnitt in der Fähe des Brennermundes durchzuführen, weshalb der Prozeß des Sauerstoffumsatzes in der Anfangszone der Reaktionskammer erfolgen kann und der Vergasungsprozeß in der Kammer vollständig zum Abschluß gebracht wird.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch. .

   1, Kohlenstaubbrenner, der aus einem Kohlenstaubkanal mit rings um ihn auf "einem Kreis angeordnet en-Kanälen für die Zuführung des Oxydationsmittels und Austrittsdüsen besteht, die unter einem Winkel zur Achse des Köhlenstaubkanales gerichtet sind, wobei alle Kanäle in eine Umhüllung eingeschlossen sind, die mit einem Stutzen für die Zuführung von Wasserdampf und einer Austrittsdüse versehen ist, und die Achse der Austrittsdüsen für das Oxydationsmittel in Richtung der Tangente zu einem Grundkreis gerichtet sind, der einen Radius hat, der gleich 0,5 Ms 0,8 des Radius der AustrittsÖffnung des Kohlenstaubkanales ist, und die in der Ebene der Austrittsdüse der Umhüllung in einer Entfernung von der Achse des Köhlenst aubkanales _., liegen, der den Radius des letzteren um einen Wert überschreitet, der 1,0 bis 10,0 der Radien der Austrittsdüsen für die Zuführung des Oxydationsmittels beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kanälen für die Zuführung des Oxydationsmittels (2) und den'Austrittsdüsen (3) ein Sammler (6) angeordnet ist, daß die Anzahl der Austrittsdüsen (3) 1,5 bis 2,0 der Anzahl der Kanäle für die Zuführung des Oxydationsmittels beträgt, daß das Verhältnis des Durchmessersder Kanäle für die Zuführung des Oxydationsmittels zum Durchmesser der Austrittsdüsen im Bereich von 2 bis 4,5 liegt und in Höhe des Sammlers (6) der Kohlenstaubkanal (1) mit einer Hülse (11) und

   die Umhüllung (7) mit einer Verdickung versehen sind und sowohl die Hülse (11) als auch die Außenkontur des Sammlers (6) Zentriernasen (12, 13) besitzen.

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