DD234585A3

DD234585A3 - AXIAL CYCLONE COMBUSTION REACTOR

Info

Publication number: DD234585A3
Application number: DD25640883A
Authority: DD
Inventors: Werner Altmann; Ulrich-Steffen Altmann; Norbert Stams; Johannes Mueckstein; Guenter Noack; Guenter Hausmann
Original assignee: Werner Altmann; Altmann Ulrich Steffen; Norbert Stams; Johannes Mueckstein; Guenter Noack; Guenter Hausmann
Priority date: 1983-11-07
Filing date: 1983-11-07
Publication date: 1986-04-09

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsreaktor zum Verbrennen von festen Brennstoffen mit geringem Aufbereitungsgrad, hoher Feuchtigkeit und extremem Aschegehalt. Es wurde ein Brenner geschaffen, mit dem Grobanteile eines Brennstoffes durch verlaengerte Aufenthaltszeit in der Verbrennungszone sicher gezuendet und der Ausbrand ermoeglicht werden kann, um den Energieausnutzungsgrad zu erhoehen und den Aufbereitungsaufwand zu minimieren. Die gezuendete Gas-Partikel-Drehstroemung durchstroemt den Reaktor und verlaesst ihn ueber eine Abgasoeffnung, wobei deren Eintritt in aktialer Richtung des Abgasstrahles vor oder in der Stirnwand des Verbrennungsreaktors liegt und deren Querschnitt kleiner ist als der innere Querschnitt des Reaktors. Die Erfindung ist vorzugsweise zum Verbrennen von Rohbraunkohle in Waermeerzeugern, Prozessoefen und Dampferzeugern sowie als Zuendbrenner bei allgemein minimalem Aufwand an peripheren Anlagen anwendbar. Fig. 1The invention relates to a combustion reactor for burning solid fuels with low degree of treatment, high humidity and extreme ash content. A burner has been provided, with which coarse fractions of a fuel can be safely ignited by prolonged residence time in the combustion zone and the burnout can be enabled in order to increase the degree of energy utilization and to minimize the processing effort. The finished gas-particle rotary flow passes through the reactor and leaves it via an exhaust gas opening, with its inlet in the axial direction of the exhaust gas jet in front of or in the end wall of the combustion reactor and whose cross section is smaller than the inner cross section of the reactor. The invention is preferably applicable to the burning of raw lignite in heat generators, process furnaces and steam generators as well as Zuendbrenner with generally minimal effort on peripheral equipment. Fig. 1

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung ist vorzugsweise anwendbar für die Verbrennung von festen Brennstoffen mit geringem Aufbereitungsgrad, hoher Feuchtigkeit und extremem Aschegehalt in Wärmeerzeugern, Prozeßöfen und Dampferzeugern sowie als Zündbrenner bei allgemein minimalem Aufwand an peripheren Anlagen.The invention is preferably applicable to the combustion of solid fuel with low degree of treatment, high humidity and extreme ash content in heat generators, process furnaces and steam generators as well as pilot burner with generally minimal effort on peripheral equipment.

Characteristic of the known technical solutions

Die bekannten technischen Lösungen, die eine sichere Zündung und guten Ausbrand zündschwieriger Brennstoffe unter ungünstigen Verbrennungsbedingungen (stark gekühlte Verbrennungszone, wie z. B. in Flammrohren oder Zündfeuerungen; kurzer zur Verfugung stehender Brennweg) ermöglichen, basieren auf dem Drehströmungsprinzip und der unterstöchiometrischen Zündung in Vorverbrennungskammern. Sie besitzen keine funktioneile Einrichtung, um Zündung und weitestgehenden Ausbrand des Grobkornanteils eines Brennstoffes zu realisieren bzw. zu verbessern. Die bekannten Verfahren setzen die Feinausmahlung und gute Trocknung des Brennstoffes voraus, wodurch hoher gerätetechnischer und Energieaufwand nötig werden. Wenn darauf verzichtet wird, verbrennen die Grobanteile nicht, so daß die Energieausbeute geringer ist und die Rückführung der unverbrannten Anteile nochmals zu einer Mühle zu erfolgen hat.The known technical solutions that enable safe ignition and good combustion of ignitable fuels under unfavorable combustion conditions (highly cooled combustion zone, such as in flame tubes or ignitions, short available combustion path) are based on the rotational flow principle and the sub-stoichiometric ignition in pre-combustion chambers , They have no functional means to realize or improve ignition and most extensive burnout of the coarse grain fraction of a fuel. The known methods require the Feinausmahlung and good drying of the fuel, whereby high equipment and energy costs are required. If this is dispensed with, the coarse fractions do not burn, so that the energy yield is lower and the return of the unburned fractions has to be made again to a mill.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Brenner zu schaffen, mit dem die Grobkornanteile eines Brennstoffes durch verlängerte Aufenthaltszeit in der Verbrennungszone sicher gezündet und der Ausbrand ermöglicht werden kann, um den Energieausnutzungsgrad zu erhöhen und den Aufbereitungsaufwand zu minimieren.The object of the invention is to provide a burner, with which the coarse grain fractions of a fuel can be safely ignited by prolonged residence time in the combustion zone and the burn-out can be made in order to increase the energy efficiency and to minimize the processing effort.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch geeignete Führung einer Gas-Partikel-Strömung in einem Verbrennungsreaktor die Aufenthaltszeit des Grobkornanteils in der Verbrennungszone so zu verlängern, daß dieser zündet und zum Ausbrand gelangt.The invention has for its object to extend by appropriate management of a gas-particle flow in a combustion reactor, the residence time of the coarse grain fraction in the combustion zone so that this ignites and burns out.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine einmal gezündete Gas-Partikel-Drehströmung einen Zyklonverbrennungsreaktor durchströmt und über eine Abgasöffnung verläßt, wobei die Geometrie des Reaktors und die Positionierung der Abgasöffnung auf die Eigenschaften des Brennstoffes abgestimmt sind. Die Abgasöffnung, befindet sich in aktialer Abgasströmungsrichtung. Sie liegt in der Stirnwand des Verbrennungsreaktors bzw. ragt in diesen hinein. Ihr Querschnitt ist kleiner als der des Reaktors. Ein Zündinitial zündet im Verbrennungsreaktor den Brennstoff. Dadurch wird eine bestimmte Wärmemenge freigesetzt, die den stationären Verbrennungsvorgang in Form einer Drehströmung einleitet. Diese zwangsgeführte Strömung bewirkt, daß das Grobkorn nicht mit der Gas-Feinkornströmung über das Tauchrohr den Verbrennungsreaktor verläßt, sondern im Reaktor weiter zirkuliert. Somit wird eine ausreichende Aufenthaltszeit des Grobkorns in der Reaktionszone erreicht, die die Zündung und Abbrand ermöglicht. Nach entsprechender Massenabnahme der Partikel verlassen sie den Reaktor und brennen im Abgasstrahl aus.According to the invention the object is achieved in that a once ignited gas-particle rotary flow flows through a cyclone combustion reactor and leaves via an exhaust port, wherein the geometry of the reactor and the positioning of the exhaust port are matched to the properties of the fuel. The exhaust port is located in the current exhaust flow direction. It lies in the front wall of the combustion reactor or protrudes into it. Their cross section is smaller than that of the reactor. A Zündinitial ignites the fuel in the combustion reactor. As a result, a certain amount of heat is released, which initiates the stationary combustion process in the form of a rotary flow. This positively driven flow causes the coarse grain does not leave the combustion reactor with the gas fine grain flow through the dip tube, but continues to circulate in the reactor. Thus, a sufficient residence time of the coarse grain is achieved in the reaction zone, which allows the ignition and combustion. After appropriate mass removal of the particles they leave the reactor and burn out in the exhaust gas jet.

Über die Beeinflussung des Drehströmungsfeldes und der Reaktorgeometrie sind die Aufteilung der Wärmeentbindung auf Reaktor und Abgasstrahl, die Länge des reagierenden Abgasstrahles und sein Temperaturfeld variierbar. Ebenso kann verschiedenen Brennstoffeigenschaften Rechnung getragen werden.By influencing the rotary flow field and the reactor geometry, the distribution of heat release on the reactor and the exhaust gas jet, the length of the reacting exhaust gas jet and its temperature field can be varied. Likewise, different fuel properties can be taken into account.

Durch geeignete Luftführung im Reaktor wird verschlackende Wandberührung des Brennstaubes verhindert. Die Gutwolke der Partikel in Reaktorwandnähe verhindert die direkte Flammeneinstrahlung auf diese Wandungen und wirkt sich in Verbindung mit einer geeigneten Kühlung positiv auf die Standzeit aus. In Abhängigkeit vom Temperaturregime kann ein fester oderflüssiger Ascheabzug vorgesehen werden.By suitable air flow in the reactor slagging wall contact of the fuel dust is prevented. The good cloud of the particles near the reactor wall prevents direct flame radiation on these walls and has a positive effect on the service life in conjunction with suitable cooling. Depending on the temperature regime, a solid or liquid ash can be provided.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel erläutert werden. Die Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Axial-Zyklon-Verbrennungsreaktor.The invention will be explained below by way of example. FIG. 1 shows a longitudinal section through the axial cyclone combustion reactor.

Ein Brennstoff-Trägergasgemisch (Primärstrom) 1 wird über den inneren Drallerzeuger 2 und die Verbrennungsluft (Sekundärstrom) 4 über den äußeren Drallerzeuger 3 in den Verbrennungsreaktor 5 eingeblasen und gezündet. Mittels des inneren Drallerzeugers 2 und des äußeren Drallerzeugers 3 wird ein Drehströmungsfeld aufgebaut, in dem die kleinen Brennstoffpartikel näher zur Achse und die gröberen Teile entsprechend der Fliehkraft im äußeren Bereich rotieren. Durch die in den Verbrennungsreaktor 5 ragende Abgasöffnung 6 können die groben Teile den Verbrennungsreaktor 5 nicht verlassen und verbleiben dort, bis auch sie ausbrennen. Dem Abgasstrahl 7 des Verbrennungsreaktors 5 wird ebenfalls Verbrennungsluft (Tertiärstrom) 8 zugeführt. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt die Kühlung des Verbrennungsreaktors 5 durch die Verbrennungsluft (Sekundärstrom) 4 und durch die Verbrennungsluft (Tertiärstrom) 8.A fuel-carrier gas mixture (primary stream) 1 is injected via the inner swirl generator 2 and the combustion air (secondary stream) 4 via the outer swirl generator 3 in the combustion reactor 5 and ignited. By means of the inner swirl generator 2 and the outer swirl generator 3, a rotary flow field is established, in which the small fuel particles rotate closer to the axis and the coarser parts corresponding to the centrifugal force in the outer region. By protruding into the combustion reactor 5 exhaust port 6, the coarse parts can not leave the combustion reactor 5 and remain there until they burn out. Combustion air (tertiary flow) 8 is also supplied to the exhaust gas jet 7 of the combustion reactor 5. In the described embodiment, the cooling of the combustion reactor 5 by the combustion air (secondary flow) 4 and by the combustion air (Tertiärstrom) takes place 8th

Das Rauchgas 9 wird abgesaugt, über eine Leitung 10 zu einer selbstventilierenden Mühle geführt und dort zur Trocknung des Brennmaterials verwendetThe flue gas 9 is sucked off, passed through a line 10 to a self-ventilating mill and used there to dry the fuel

In anderen Ausführungsbeispielen kann die Abgasöffnung 6 in der Stirnwand 11 des Verbrennungsreaktors 5 liegen. Es kann auch der Verbrennungsreaktor 5 direkt mit dem festen und grobkörnigen Brennstoff ohne Rücksaugung des Rauchgases 9 und des inneren Drallerzeugers 2 beschickt werden.In other embodiments, the exhaust port 6 may be located in the end wall 11 of the combustion reactor 5. It is also the combustion reactor 5 directly with the solid and coarse-grained fuel without back suction of the flue gas 9 and the inner swirler 2 are charged.

Claims

Invention claim:

1. Axial cyclone combustion reactor for burning solid fuels of different particle size and ballast content in a rotary flow field, characterized in that the flow leaves the combustion reactor (5) via an exhaust port (6) whose entry in the axial direction of the exhaust jet (7) before or in the end wall (11) of the combustion reactor (5) and whose cross section is smaller than the inner cross section of the combustion reactor (5).

2. Axial cyclone combustion reactor according to item 1, characterized in that the fuel ignition takes place within the combustion reactor (5).

3. Axial cyclone combustion reactor according to item 1 and 2, characterized in that the combustion air (secondary flow) (4) the combustion reactor (5) and the combustion air (Tartiärstrom) (8) in the exhaust gas stream (7) is supplied.

4. Axial cyclone combustion reactor according to item 1 and 3, characterized in that from the combustion reactor (5) hot flue gas (9) is sucked to the fuel drying.

5. Axial cyclone combustion reactor according to item 1 to 4, characterized in that instead of the fuel-carrier gas mixture (1) of the fuel without carrier air and inner swirl generator (2) is fed to the combustion reactor (5).

6. Axial cyclone combustion reactor according to item 1 to 5, characterized in that at high heat dissipation in the combustion reactor (5), this heat also serves over the reactor walls of Nutzwärmegewinnung.

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