DD237363A1

DD237363A1 - COAL DUST BURNER

Info

Publication number: DD237363A1
Application number: DD27628585A
Authority: DD
Inventors: Friedrich Berger; Christian Reuther; Manfred Schingnitz; Peter Goehler; Ernest Gudymov; Vladimir Semenov; Vasilij Fedotov; Boris Rodionov
Original assignee: Freiberg Brennstoffinst
Priority date: 1985-05-14
Filing date: 1985-05-14
Publication date: 1986-07-09

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kohlenstaubbrenner, der fuer die Vergasung von in einem konzentrierten Strom zugefuehrten Kohlenstaub mit Dampf und Sauerstoff bestimmt ist und in der chemischen Industrie fuer die Kohlevergasung verwendet werden kann. Ziel der Erfindung ist die Erhoehung der Betriebszuverlaessigkeit des Brenners. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch konstruktive Gestaltung des Brenners die hohe Betriebszuverlaessigkeit zu erreichen und den Bedingungen der Vergasung wie hoher Druck und Temperatur im Druckreaktor zu entsprechen. Erfindungsgemaess ist das Gehaeuse des Brenners und ein zwischen dem Gehaeuse und dem Zentralrohr angeordneten Rohrschuss einschliesslich des dazugehoerigen Bodens in einem wassergekuehlten Mantel eingeschlossen, durch den die Austrittsduesen hindurchgefuehrt sind.The invention relates to a pulverized coal burner, which is intended for the gasification of coal dust supplied in a concentrated stream with steam and oxygen and can be used in the chemical industry for coal gasification. The aim of the invention is to increase the operational reliability of the burner. The object of the invention is to achieve the high reliability by constructive design of the burner and to meet the conditions of gasification such as high pressure and temperature in the pressure reactor. According to the invention, the housing of the burner and a pipe section arranged between the housing and the central pipe, including the associated floor, are enclosed in a water-cooled jacket through which the outlet ducts are passed.

Description

Field of application of the invention

Die vorgeschlagene Erfindung betrifft einen Kohlenstaubbrenner, der für die Vergasung von in einem konzentrierten Strom zugeführten Kohlenstaub mit Dampf und Sauerstoff bestimmt ist und der in der chemischen Industrie für die Kohlevergasung verwendet werden kann.The proposed invention relates to a pulverized coal burner intended for the gasification of pulverized coal containing steam and oxygen supplied in a concentrated stream and which can be used in the coal gasification chemical industry.

Characteristic of the known technical solutions

Es ist ein Brenner bekannt, der aus einem Gehäuse mit einem wassergekühlten Mantel, einem Kohlenstaubkanal, der in Form eines Zentralrohres ausgeführt ist, Austrittsöffnungen für die Zuführung des Oxydationsmittels,· die in einem Boden gebohrt sind, der zwischen Gehäuse mit Zentralrohr eingebaut und oberhalb des Austrittsquerschnittes des Gehäuses angeordnet ist, und aus dieser Vormischkammer besteht, die durch den Boden und das Brennergehäuse gebildet wird {US-PS Nr. 4350103, F 23 D, 1/02,1982).There is known a burner, which consists of a housing with a water-cooled jacket, a coal dust duct, which is in the form of a central tube, outlet openings for the supply of the oxidant, · drilled in a bottom, which is installed between housing with central tube and above the Outlet cross-section of the housing is arranged, and consists of this premixing chamber, which is formed by the bottom and the burner housing {US-PS No. 4350103, F 23 D, 1 / 02,1982).

Der genannte Brenner hat eine sehr geringe Betriebszuverlässigkeit. Das hängt mit den nachfolgend genannten beiden Umständen zusammen.The said burner has a very low operational reliability. This is related to the following two circumstances.

1. Dadurch, daß der Boden zwischen dem Gehäuse und dem Zentralrohr oberhalb des Austrittsquerschnittes des Gehäuses angeordnet ist und mit ihm eine Vormischkammer bildet, ist eine vorzeitige Entzündung und Verbrennung innerhalb der Inbetriebnahme, bei Änderungen des Betriebsregimes oder bei einem Betrieb mit geringen Belastungen möglich. Das führi zu ejner Überhitzung und zu einem Ausfall des ungekühlten Bodens und des Brenners insgesamt.1. The fact that the bottom between the housing and the central tube is arranged above the outlet cross-section of the housing and forms a premixing chamber, premature ignition and combustion within the commissioning, is possible with changes in the operating regime or during operation with low loads. This leads to overheating and failure of the uncooled floor and the burner as a whole.

2. Dadurch, daß die Austrittsöffnungen als Bohrungen im ungekühlten Boden ausgeführt sind, werden beim Spülen des Oxydationsmittelkanales mit Wasserdampf (der in der Regel eine hohe Temperatur im Bereich von 300 bis 500⁰C hat) der Boden und die Wände der Austrittsöffnungen praktisch bis auf die gleiche Temperatur erhitzt. Bei der Zuführung des Oxydationsmittels (oder des Gemisches von Oxydationsmittel und Wasserdampf) und bei der Zündung des Kohlenstaubes wird der Boden zusätzlich durch die Wärmestrahlung aus der Flamme erhitzt.2. The fact that the outlet openings are designed as holes in the uncooled floor, when flushing the Oxydationskankanales with water vapor (which usually has a high temperature in the range of 300 to 500 ⁰ C) of the bottom and the walls of the outlet openings practically up the same temperature heated. During the supply of the oxidizing agent (or the mixture of oxidizing agent and water vapor) and the ignition of the pulverized coal, the soil is additionally heated by the heat radiation from the flame.

Dabei erfolgt eine Oxydation des Bodens oder sogar ein Verbrennen des Metalls, wenn als Oxydationsmittel technischer Sauerstoff verwendet wird. In beiden Fällen kommt es entweder sofort oder nach einer sehr kurzen Betriebszeit zum Ausfall des Brenners.In this case, there is an oxidation of the soil or even a burning of the metal, if technical oxygen is used as the oxidizing agent. In both cases it comes either immediately or after a very short period of operation to the burner failure.

Hinsichtlich dem technischen Wesen und dem zu erreichenden Effekt kommt dem anzumeldenden Kohlenstaubbrenner ein Kohlenstaubbrenner am nächsten, der aus einem Gehäuse mit einem Stutzen für die Zuführung von Dampf, einem Zentralrohr mit Kanälen für die Zuführung des Brennergases und des Oxydationsmittels und mit einer Brennerkammer, die am Ende angeordnet ist, einem zwischen dem Gehäuse und dem Zentralrohr eingebauten Rohrschaft, woher der Spalt zwischen Rohrschaft und Zentralrohr durch eine Querwand abgebunden wird und sich damit unter der Querwand eine Wirbelkammer bildet, Kanäle für die Zuführung des Kohlenstaubes, die in Form von Rohrschlangen ausgeführt sind, die aui das Zentralrohr aufgewickelt sind, und Kanäle für das Zuführen des Oxydationsmittels besteht, die einen Eingangs-und einer Ausgangssammler verbinden, wobei der Ausgangssammler mit Austrittsdüsen versehen ist, die unter verschiedenen Winkeln zur Brennerachse gerichtet sind, wobei die Austrittsöffnungen der Düsen in der Austrittsebene des Gehäuses liege (SU-UHS-Anmeldung Nr.3783316/24-06, IKP, F 23 D, I/02, F 23 D, t/06, 4.9.1984). Der bekannte Brenner hat ebenfalls eine geringe Betriebszuverlässigkeit. Das hängt damit zusammen, daß die Austrittsdüsen für das Oxydationsmittel an einem Sammler befestigt sind, zwischen Gehäuse und Rohrschaft liegen und die Austrittsöffnungen dieser Düsen in der Austrittsebene des Gehäuses angeordnet sind, weil der Raum zwischen dem Gehäuse und dem Rohrschaft ständig mit Wasserdampf gespült wird und über die Kanäle für das Zuführen des Oxydationsmittels die Dampfspülühg vor der Inbetriebnahme durchgeführt wird, haben die Austrittsdüsen vor dem Zuführen des Sauerstoffes infolge der hohen Temperatur des Dampfes (gewöhnlich 300 bis 400⁰C, manchmal jedoch 450 bis 500⁰C), der für das Zuführen zum Generator verwendet wird, eine hohe Temperatur. Bei der Zuführung des Sauerstoffes und der Zündung des Kohlenstaubes werden die Austrittsdüsen zusätzlich durch die von der Flamme ausgehende Wärmestrahlung erhitzt. Dabei erfolgt eine Oxydation des Metalls der Austrittsdüsen im Oxydationsmittelstrom und sogar eine Entzündung des Metalles bei der Verwendung von technischem Sauerstoff als Oxydationsmittel. Im letztgenannten Fall führt das zu sehr schweren Havarien.Concerning the technical nature and the effect to be achieved, the pulverized coal burner to be reported comes closest to a pulverized coal burner consisting of a housing with a nozzle for the supply of steam, a central pipe with channels for the supply of the burner gas and the oxidizing agent and with a burner chamber on the End is arranged, a built between the housing and the central tube tube shaft, where the gap between the tubular shaft and the central tube is tied by a transverse wall and thus forms a vortex chamber under the transverse wall, channels for the supply of coal dust, which are designed in the form of coils which are wound on the central tube, and channels for supplying the oxidant, which connect an input and an output collector, the output collector is provided with outlet nozzles which are directed at different angles to the burner axis, wherein the outlet openings the nozzle is located in the exit plane of the housing (SU-UHS Application No. 3783316 / 24-06, IKP, F 23 D, I / 02, F 23 D, t / 06, 4.9.1984). The known burner also has a low operational reliability. This is because the outlet nozzles for the oxidant are attached to a collector, lie between the housing and tubular shaft and the outlet openings of these nozzles are arranged in the exit plane of the housing, because the space between the housing and the tubular shaft is constantly purged with water vapor and through the channels for supplying the oxidizing agent, the Dampfspülühg before commissioning is performed, the outlet nozzles before supplying the oxygen due to the high temperature of the steam (usually 300 to 400 ⁰ C, but sometimes 450 to 500 ⁰ C), which for the Feeding to the generator is used, a high temperature. When the oxygen and the ignition of the pulverized coal are supplied, the outlet nozzles are additionally heated by the heat radiation emanating from the flame. In this case, there is an oxidation of the metal of the outlet nozzles in the oxidant stream and even an ignition of the metal with the use of technical oxygen as the oxidant. In the latter case, this leads to very serious accidents.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Betriebszuverlässigkeit des Brenners.The aim of the invention is to increase the operational reliability of the burner.

Explanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch konstruktive Gestaltung des Brenners eine hohe Betriebszuverlässigkeit zu erreichen, und den Bedingungen der Vergasung wie hoher Druck und hohe Temperatur im Druckreaktor zu entsprechen. Erfindungsgemäß sind in dem Kohlenstaubbrenner, der aus einem Gehäuse mit einem Stutzen für das Zuführen des Oxydationsmittels und des Dampfes, einem Zentralröhr mit Kanälen für das Zuführen des Brenngases und des Oxydationsmittels und einer am Ende angeordneten Brennkammer, die am Ende des Zentralrohres angeordnet ist, wobei der Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Zentralrohr durch eine Querwand so verschlossen ist, daß sich unter dieser eine Wirbelkammer bildet, Kanälen für das Zuführen des Kohlenstaubes, die in Form von Rohrschlangen ausgeführt sind, die auf das Zentralrohr aufgewickelt sind, Austrittsdüsen für das Zuführen des Oxydationsmittels, die unter verschiedenen Winkeln zur Brennerachse geneigt sind, und einen durch einen Boden verschlossenen Ringspalt zwischen Gehäuse und Rohrschuß besteht, in den einige Reihen von Austrittsdüsen eingebaut sind, wobei das Gehäuse, der Rohrschuß und der Boden in einem gemeinsamen wassergekühlten Mantel eingeschlossen sind, durch den die Austrittsdüsen hindurchgeführt sind.The object of the invention is to achieve a high operational reliability by constructive design of the burner, and to meet the conditions of gasification such as high pressure and high temperature in the pressure reactor. According to the invention are in the pulverized coal burner, which consists of a housing with a nozzle for supplying the oxidant and the vapor, a central tube with channels for supplying the fuel gas and the oxidizing agent and an end disposed combustion chamber, which is arranged at the end of the central tube the gap between the housing and the central tube is closed by a transverse wall so as to form a swirling chamber underneath, channels for feeding the coal dust, which are in the form of coils wound on the central tube, exit nozzles for feeding the Oxidizing agent, which are inclined at different angles to the burner axis, and a sealed by a bottom annular gap between the housing and tube shot, in which some rows of outlet nozzles are installed, wherein the housing, the tube shot and the bottom enclosed in a common water-cooled jacket s ind, through which the outlet nozzles are passed.

Ausführungsbeispiei

Auf der Zeichnung ist der vorgeschlagene Brenner im Längsschnitt dargestellt.In the drawing, the proposed burner is shown in longitudinal section.

Der Brenner besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem wassergekühlten Mantel 2 und einem Stutzen 3 für das Zuführen des Oxydationsmittels mit dem Wasserdampf, dem Zentralrohr 4 mit den Kanälen für das Zuführen des Brenngases 5 und des Oxydationsmittels 6 und der am Ende angeordneten Brennkammer?, dem zwischen dem Gehäuse 1 und dem Zentralrohr 4 eingebauten Rohrschuß 8 mit dem wassergekühlten Mantel 9. Der Spalt zwischen dem Rohrschuß 8 und dem Zentralrohr 4 ist durch die Querwand 10 unter Bildung der Wirbelkammer 11 verschlossen. Die Kanäle für das Zuführen des Kohlenstaubes 12 sind in Form von Rohrschlangen ausgeführt, die auf das Zentralrohr 4 aufgewickelt sind und innerhalb des Rohrschusses 8 angeordnet sind.The burner consists of a housing 1 with a water-cooled jacket 2 and a nozzle 3 for supplying the oxidant with the water vapor, the central tube 4 with the channels for supplying the fuel gas 5 and the oxidizer 6 and the end arranged combustion chamber? The gap between the pipe section 8 and the central pipe 4 is closed by the transverse wall 10 to form the vortex chamber 11. The channels for feeding the pulverized coal 12 are designed in the form of coils, which are wound on the central tube 4 and are arranged within the tube section 8.

Der Ringspalt zwischen dem Gehäuse 1 und dem Rohrschuß 8 ist durch den Boden 13 verschlossen, der mit einem wassergekühlten Mantel 14versehen ist. Im Boden 13sind in einigen Reihen die Austrittsdüsen für das Zuführen des Oxydationsmittels mit dem Wasserdampf 15 befestigt, die unter verschiedenen Winkein zur Brennerachse geneigt und durch den wassergekühlten Mantel 14 hindurchgeführt sind. Der Kühlermantel 2 und der Rohrschuß 8 sind mit dem Stutzen 16 und für die Zuführung und die Abführung des Kühlwassers versehen.The annular gap between the housing 1 and the pipe section 8 is closed by the bottom 13, which is provided with a water-cooled jacket 14. In the bottom 13 are attached in some rows the outlet nozzles for supplying the oxidizing agent with the water vapor 15, which are inclined at different Winkein the burner axis and passed through the water-cooled jacket 14. The radiator shell 2 and the pipe section 8 are provided with the nozzle 16 and for the supply and discharge of the cooling water.

Der Brenner arbeitet auf folgende Art und Weise. Durch den Stutzen 16 erfolgt das Zuführen des Kühlwassers, das das Gehäuse 1, den Boden 13 und den Rohrschuß 8 umspült und durch den Stutzen 17 abgeführt wird. Durch den Kanal 5 erfolgt die Zuführung des Brenngases, durch den Kanal 6 die Zuführung des Oxydationsmittels, die in der Brennkammer? verbrennen. Die hocherhitzten Verbrennungsprodukte gelangen aus der Kammer? in den Reaktionsraum des Gaserzeugungsreaktors. Durch den Stutzen 3 erfolgt das Zuführen des Wasserdampfes, danach führt man über die Kohlenstaubkanäle 12 den konzentrierten Kohlenstaubstrom zu, der in der Wirbelkammer 11, die sich unter der Zwischenwand 10 befindet, verwirbelt wird und in den Reaktionsraum gelangt. Danach beginnt man, durch den Stutzen 3 die Zuführung des Oxydationsmittels zusammen mit dem Wasserdampf durchzuführen. Die Mischung strömt mit hoher Geschwindigkeit aus den Austrittsdüsen 15 aus, erfaßt den Kohlenstaub und transportiert ihn zur Brennerachse zum Strom der hocherhitzten Verbrennungsprodukte. Dabei erfaßt die Entzündung und Verbrennung des Kohlenstaubes in der Mischung aus Oxydationsmittel und Wasserdampf. Der vorgeschlagene Brenner hat folgenden Vorteil. Dadurch, daß zwischen dem Gehäuse und dem Rohrschuß ein Boden eingebaut ist und der Kühlmantel des Gehäuses unmittelbar in den Kühlmantel des Bodens und des Rohrschusses übergeht, d. h. ein einheitliches Kühlsystem bildet, und die Austrittsdüsen im Boden eingebaut sind, in verschiedenen Reihen auf dem Aufgang angeordnet sind, verschiedene Neigungswinkel zur Brennerachse haben und durch den Kühlmantel hindurchgehen, werden die Austrittsdüsen während des Spülens mit Wasserdampf bei der Inbetriebnahme nicht überhitzt und bei der Zuführung des Sauerstoffes aus der Flamme durch Strahlung hervorgerufene Wärmestrom wird auf einfache Art und Weise durch das Kühlwasser abgeführt, wobei sich die Temperatur der Düsen in der Nähe der Kühlwassertemperatur bewegt. Dadurch wird die Betriebszuverlässigkeit des Brenners wesentlich erhöht.The burner works in the following way. Through the nozzle 16, the supply of cooling water, which flows around the housing 1, the bottom 13 and the pipe section 8 and is discharged through the nozzle 17. Through the channel 5, the supply of the fuel gas is carried out through the channel 6, the supply of the oxidant, in the combustion chamber? burn. The highly heated combustion products escape from the chamber? into the reaction space of the gas generating reactor. Through the nozzle 3, the supply of water vapor, then leads through the coal dust channels 12 to the concentrated pulverized coal stream, which is swirled in the vortex chamber 11, which is located below the partition wall 10 and enters the reaction space. Then you start to perform through the nozzle 3, the supply of the oxidant together with the water vapor. The mixture flows at high speed out of the discharge nozzles 15, detects the coal dust and transports it to the burner axis to the flow of highly heated combustion products. It detects the ignition and combustion of coal dust in the mixture of oxidizer and water vapor. The proposed burner has the following advantage. Characterized in that between the housing and the pipe section, a bottom is installed and the cooling jacket of the housing passes directly into the cooling jacket of the bottom and the pipe section, d. H. forming a unitary cooling system, and the exit nozzles are installed in the floor, arranged in different rows on the staircase, have different angles of inclination to the burner axis and pass through the cooling jacket, the outlet nozzles are not overheated during steam flushing at start-up and on delivery The heat generated by the radiation from the flame of the oxygen from the flame is easily dissipated by the cooling water, wherein the temperature of the nozzle moves in the vicinity of the cooling water temperature. This significantly increases the operational reliability of the burner.

Claims

Claim:

A pulverized coal burner, comprising a housing with a nozzle for supplying steam and oxidizing agent, a central tube with channels for supplying the fuel gas and the oxidizing agent and with a combustion chamber arranged at the end, a pipe wedge installed between the housing and the central pipe, the gap between the pipe weft and the pipe Central duct is closed by a transverse wall, forming a vortex chamber below the transverse wall is channels for feeding the coal dust, which are designed in the form of coils wound on the central tube, outlet nozzles for supplying the oxidant, which are inclined at different angles to the burner axis are characterized in that to increase the reliability of the annular gap between the housing unc the tube shot is closed by a bottom in which the outlet nozzles are installed in some rows and the housing, the pipe weft and the bottom in egg NEN common water-cooled jacket are enclosed, through which the outlet nozzles are passed.

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