DD229473A1

DD229473A1 - Mehrstoffbrenner

Info

Publication number: DD229473A1
Application number: DD84270295A
Authority: DD
Inventors: Harald Bartzack; Wolfgang Adolph; Helmut Rosenstock; Claus-Michael Schmidt; Bodo Wolf; Burkhard Moeller
Original assignee: Inst Energetik Zre Leipzig
Priority date: 1984-12-05
Filing date: 1984-12-05
Publication date: 1985-11-06

Abstract

Der Mehrstoffbrenner gewaehrleistet die intensive Verbrennung fluessiger und fester Brennstoffe, insbesondere Heizoel oder Braunkohlenbrennstaub, sowie die alternative oder zusammenwirkende Verbrennung mit Schwachgas, vor allem Generatorgas nach Normaldruckvergasungsanlagen. Ziel der Erfindung ist es, die Bildung von Verkrustungen durch die Kondensation von Inhaltsstoffen des Generatorgases (z. B. Teer) zu vermeiden. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die aeusseren Wandungen des Brenngaskanales direkt beheizbar ausgebildet sind, die durch Energiezufuhr vor dem Start des Brenners auf90C aufgeheizt werden und denen waehrend des Betriebes des Brenners mit Schwachgas bei Unterschreitung von 90C wieder Energie zugefuehrt wird. Der Mehrstoffbrenner kann in allen Feuerungsanlagen der Energiewirtschaft eingesetzt werden. Figur

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Mehrstoffbrenner für die intensive Verbrennung von Heizöl oder Brennstaub und/oder Schwachgas, wobei im Schwachgas, insbesondere Generatorgas nach Vergasungsanlagen, bei Umgebungstemperaturen Kondensationsprodukte (z. B. Teer) enthalten sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Das durch Vergasung von Braunkohlenbriketts erzeugte Generatorgas besitzt einen bestimmten Anteil flüchtiger Bestandteile, die bei Umgebungstemperaturen feste Produkte bilden, welche bei einem Einsatz in bekannten Brennern zum Zusetzen der Brennerkanäle führen. Die Beibehaltung des gasförmigen Zustandes dieser Komponenten durch Anwendung von Brenngastemperaturen oberhalb der Kondensationstemperatur nach DD WP F 17 D/236956-3 dieser Komponenten führt im Brenner in der Startphase des zunächst kalten Brenngaskanales zur Kondensation an den Kanalwandungen. Diese Kondensationsprodukte können somit nicht mit dem strömenden heißen Schwachgas transportiert werden, so daß der Brenngaskanal nach mehrmaligem Starten Verstopfungserscheinung zeigt.

Bei bekannten Mehrstoffbrennern mit konzentrischen Kanälen für die Gasseite strömt zumeist die Verbrennungsluft in den Brenngaskanal konzentrisch umgebenden Luftkanälen. Nicht vorgewärmte Verbrennungsluft kühlt dann die Wandungen des Brenngaskanales und verursacht somit eine Kondensation der Inhaltsstoffe des Schwachgases im Brenngaskanal. Der Einsatz bekannter Mehrstoffbrenner (DD PS 120698) für Schwachgase als gasförmigen Brennstoff zwingt zur Luftaufwärmung, was zumeist zum Einbau von Wärmeübertragern (Kaloriferen) in den Verbrennungslufttrakt der Feuerungsanlage zwingt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen Mehrstoffbrenner zu schaffen, welcher die intensive Verbrennung von Schwachgas, insbesondere Generatorgas, gestattet, wobei die Nachteile der bekannten technischen Lösungen beseitigt werden, dabei den alternativen oder gleichzeitigen Einsatz eines Zweitbrennstoffes, Heizöl oder Brennstaub, gestattet, insbesondere der Mehrstoffbrenner geringe Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen verursacht und somit lange Reisezeiten auch beim Einsatz des verunreinigten gasförmigen Energieträgers gewährleistet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mehrstoffbrenner für einen gasförmigen Brennstoff, insbesondere Schwachgas, und einen Zweitbrennstoff, Heizöl oder Brennstaub, zu schaffen, welcher die Kondensation von Teer des heißen Schwachgases innerhalb des Brenngaskanales verhindert, wobei der gasförmige Brennstoff mit geringen Gasfließdrucken einer intensiven Verbrennung auch bei kurzer Flamme zugeführt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die äußeren Wandungen des Brenngaskanales, die durch die innere Sekundärluft- und äußere Primärluftkanalwand gebildet sind, direkt beheizbar ausgebildet sind, die durch Energiezufuhr vor dem Start des Brenners auf >90°C aufgeheizt werden und denen während des Betriebes mit Schwachgas bei Unterschreitung von 9O⁰C wieder Energie zugeführt wird.

Erfindungsgemäß ist hierzu im Primärluftkanal an der äußeren Wandung eine Kernbeheizung und an der inneren Wandung im Sekundärluftkanal eine Mantelbeheizung angeordnet. Für die Kern- und Mantelbeheizung werden auswechselbare Heizstäbe eingesetzt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die innere Kanalwand des Primärluftkanals des Brenners als Schutzrohr für die zentralen Einbauten ausgebildet und in der Nähe seines Endes mit einem Verschlußstück versehen. Dieses Verschlußstück ist als Halterung für den Zündbrenner, den Beobachtungskanälen und den austauschbaren Ölbrenner bzw. Staubbrenner ausgebildet.

Beim erfindungsgemäßen Mehrstoffbrenner kann durch den Wechsel des Heizölbrenners mit einem Brennstaubkanal der Energieträger Brennstaub, insbesondere Braunkohlenbrennstaub, eingesetzt werden. Vorteilhafterweise gewährleistet der Mehrstoffbrenner den stabilen Einsatz von Schwachgasen mit einem Gasfließdruck gegenüber dem Feuerraumdruck vor dem Mehrstoffbrenner von über 100Pa.

Die Aufwärmung der Brenngaskanalwandung auf über 9O⁰C vermeidet erfindungsgemäß die Zusetzung des Brenngaskanales mit kondensierenden Inhaltsstoffen des Schwachgases.

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung näher erläutert.

Ein Kessel von 10MW thermische Leistung wird mit Heizöl und alternativ mit Generatorgas nach einer Normaldruckvergasungsanlage gefeuert. Der Kessel besitzt einen Feuerraumunterdruck von maximal -270Pa und wird als liegender Dampferzeuger stirnseitig mit dem Mehrstoffbrenner ausgerüstet. Der Mehrstoffbrenner wird mit dem Brennerflansch 14 an der Stirnwand des Kessels befestigt.

Der Heizölbrenner 1 ist zentral angeordnet und arbeitet auf dem Druckzerstäubungsprinzip mit einer rücklaufgeregelten Düse, wobei ein Heizöldruck von 30MPa angewendet wird.

Neben dem Heizölbrenner 1 ist der Zündbrenner 2 angeordnet, wobei ein dieselelektrischer Zündbrenner verwendet wird. Der Zündbrenner 2 arbeitet mit einem Öldruck von 1,8MPa. Analog zum Zündbrenner 2 ist außermittig ein Beobachtungskanal 3 vorhanden. Konzentrisch folgt der Primärluftkanal 4. Weiterhin folgt konzentrisch der Brenngaskanal 5 und der Sekundärluftkanal 6. Das Generatorgas strömt dem Mehrstoffbrenner mit einer Temperatur von 300⁰C zu, wobei es durch den Gaskanal 11 in den Brenngaskanal 5 gelangt. Im Gasweg sind keine Einbauten vorhanden. Die Verbrennungsluft wird ohne Luftaufwärmung durch den Luftkanal 10 dem Mehrstoffbrenner zugeführt. Im Luftkanal 10 ist die Pendelklappe 9 beweglich angeordnet, wobei damit das Verhältnis Primär- zu Sekundärluftmenge zwischen 0,05 und 0,3 einstellbar ist. Der Primärluftkanal 4 besitzt am Kanalende eine einseitig fest angeordnete Kerndralleinrichtung 8. Diese Kerndralleinrichtung 8 ist auf der Kanalwandung befestigt. Der Sekundärluftkanal 6 besitzt am Kanalende eine einseitig fest angeordnete Manteldralleinrichtung 7, welche am äußeren Kanalmantel des Sekundärluftkanales 6 befestigt ist. Die Dralleinrichtungen besitzen einen Abströmwinkel von 69°, wobei eine Drallzahl von ca. 1,5 erreicht wird. An der brenngasseitigen Kanalwandung des Primärluftkanals 4 ist die Kembeheizung 12 angeordnet. Die Mantelbeheizung 13 ist auf der brenngasseitigen Kanalwandung des Sekundärluftkanals 6 angeordnet. Die Beheizung wird durch stabförmige Heizelemente mit einem Durchmesser von 8 m realisiert. Dabei sind die Heizelemente auf die brenngasseitigen Kanalwandungen der Luftkanäle aufliegend verlegt. Die Heizelemente sind anschlußseitig auf die Brennerrückwand 15 verlegt und auswechselbar gestaltet. Der konzentrische Innenraum wird auf der Brennerflanschseite 14 durch ein Verschlußstück 16 verschlossen, wobei die Durchbohrungen für den Heizölbrenner 1, den Zündbrenner 2 und den Beobachtungskanal 3 sich daran befinden. Das Verschlußstück 16 ist dabei soweit zurückversetzt, daß die Düse des Heizölbrenners 1 und der Muffelteil des Zündbrenners 2 zum Brennervorraum hin frei sind. Die Gestaltung der Brennerrückwand 15 gewährleistet die Demontage. Auf der Außenseite des Sekundärluftkanals 6 sind zwei unter einem Winkel von 30° angeordnete Beobachtungskanäle 3 vorhanden, wobei mindestens einer mit einer optischen . Flammenüberwachungseinrichtung versehen ist. Diese Beobachtungskanäle 3 gestalten dabei durch die Manteldralleinrichtung 7 den ungehinderten Einblick in den Brennervorraum. Die Beheizung der Brenngaskanalwandung ist bei Betrieb der Feuerung mit Generatorgas erforderlich und wird vor der Inbetriebnahme des Mehrstoffbrenners zugeschaltet.

Mit einer Wärmeleistung von ca. 630W/m wird eine Kanalwandtemperatur von über 90° erzielt, damit wird eine Verkrustung des Brenngaskanals 5 vermieden.

Während des Betriebes des Mehrstoffbrenners mit Schwachgas wird den Heizstäben nur dann Energie zugeführt, wenn die Kanalwandtemperatur des Brenngaskanales 5 90°C unterschreitet. Diese schaltungstechnische Temperaturregelung ist nicht Gegenstand der Erfindung und wird daher nicht näher beschrieben.

Der Einsatz von Brennstaub an Stelle des Heizöles ist durch den Wechsel des Heizölbrenners 1 mit einem Brennstaubrohr gewährleistet. Das Brennstaubrohr gewährleistet bei einer Gutbeladung von 1,5kg Brennstaub/kg Trägerluft und einer Gutaustreibgeschwindigkeit von 12 m/s eine Zuführung des Braunkohlenbrennstaubeszur intensiven Verbrennung ohne Änderungen der Dralleinrichtungen 7 und 8.

Da die Abmessungen des Heizölbrenners 1 stark von den Abmessungen des Brennstaubrohres abweichen, wird die zentrale Durchbohrung im Verschlußstück 16 auf das Brennstaubrohr ausgelegt, wobei der Heizölbrenner 1 an der entsprechenden Durchtrittsstelle ein scheibenförmiges Gegenstück zum Verschließen der zentralen Durchbohrung besitzt. Das Verschlußstück 16 übernimmt die Funktion eines Flammenhalters und erfährt durch die Rückversetzung und die Kühlluft eine verminderte Wärmebelastung.

Claims

1. Mehrstoffbrenner für die intensive Verbrennung von Heizöl oder Brennstaub und/oder Schwachgas, bestehend aus konzentrischen Primärluft- und Sekundärluftkanälen, mit an den Kanalenden vorgesehenen Kern- und Manteldralleinrichtungen, einer Pendelklappe im Luftkanal zur Aufteilung des Primär- und Sekundärluftverhältnisses, sowie einem Zündbrenner und Beobachtungskanälen, gekennzeichnet dadurch, daß die äußeren Wandungen des Brenngaskanales (5), die durch die innere Sekundärluft- und äußere Pfimärluftkanalwand gebildet sind, direkt beheizbar ausgebildet sind, die durch Energiezufuhr vor dem Start des Brenners auf >90^cC aufgeheizt werden und denen während des Betriebes des Brenners mit Schwachgas bei Unterschreitung von 90⁰C wieder Energie zugeführt wird.

2. Mehrstoffbrenner nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Primärluftkanal (4) an der äußeren Wandung eine Kernbeheizung (12) und an der inneren Wandung im Sekundärluftkanal (6) eine Mantelbeheizung (13), bestehend aus Heizstäben, angeordnet sind.

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Erfindungsanspruch:

3. Mehrstoffbrenner nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die innere Kanalwand des Primärluftkanals (4) als Schutzrohr für die zentralen Einbauten ausgebildet ist und in der Nähe seines Endes mit einem Verschlußstück (16) versehen ist, welches als Halterung für den Zündbrenner (2), Beobachtungskanäle (3) und den austauschbaren Ölbrenner (1) bzw. Staubbrenner ausgebildet ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung.