DD244894A3 - PROCESS FOR BURNING MINIMUM FUELS - Google Patents

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DD244894A3
DD244894A3 DD26097084A DD26097084A DD244894A3 DD 244894 A3 DD244894 A3 DD 244894A3 DD 26097084 A DD26097084 A DD 26097084A DD 26097084 A DD26097084 A DD 26097084A DD 244894 A3 DD244894 A3 DD 244894A3
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DD26097084A
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Hans Bachmann
Dieter Anschuetz
Jahn-Peter Fuelgraff
Gernot Jung
Michael Kuehne
Wolfgang Lenze
Manfred Mueller
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Halle Ingenieurtech
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B90/00—Combustion methods not related to a particular type of apparatus
    • F23B90/04—Combustion methods not related to a particular type of apparatus including secondary combustion
    • F23B90/06—Combustion methods not related to a particular type of apparatus including secondary combustion the primary combustion being a gasification or pyrolysis in a reductive atmosphere

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung minderwertiger Brennstoffe, insbesondere auf Braunkohlenbasis. Das Verfahren wird ohne Veraenderung an den jeweils vorhandenen, vorher verwendeten Hochdruckdampferzeugern eingesetzt. Es besteht die Aufgabe, minderwertige Brennstoffe in herkoemmlichen Hochdruckdampferzeugern unter Verwendung entsprechender Vorfeuerungen nach dem Prinzip der Schwelgasnachverbrennung zu verbrennen, wobei die Schwelgasverbrennung weitestgehend im Dampferzeuger stattfindet. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass die Brennstoffe bei geregelter Zufuehrung von primaerer Verbrennungsluft verschwelen. Dazu wird zunaechst in der Vorfeuerung eine reduzierend wirkende Atmosphaere erzeugt. Danach erfolgt die Beschleunigung der einzelnen Schwelgasstroeme in Flammrohren und ihre Verwirbelung mit Sekundaerluft beim Eintritt in den Hochdruckdampferzeuger.The invention relates to a method for burning low-grade fuels, in particular based on lignite. The process is used without modification to the existing, previously used high-pressure steam generators. It is the object to burn inferior fuels in conventional high-pressure steam generators using appropriate pre-firing according to the principle of Schwelgasnachverbrennung, the Schwelgasverbrennung takes place largely in the steam generator. The object is achieved according to the invention by the fact that the fuels blaze when regulated supply of primary combustion air. For this purpose, initially in the pre-firing, a reducing atmosphere is created. Thereafter, the acceleration of the individual Schwelgasstroeme in flame tubes and their turbulence with secondary air when entering the high-pressure steam generator takes place.

Description

Dabei beträgt die Geschwindigkeit des Schwelgases am Ende des Flammrohres 12-18 m/s bei einer Temperatur von >1 0000C gegenüber einer Geschwindigkeit von 8-12 m/s und 8500C am Anfang des Flammrohres. Die Flammrohre der einzelnen Vorfeuerungen werden vor dem Eintritt in den Kessel in geeigneter Weise zusammengeführt. Erfindungsgemäß werden die beschleunigten Schwelgasströme getrennt in den Hochdruckkessel geführt und unmittelbar nach dem Eintritt in den Kessel mit sekundärer Verbrennungsluft verwirbelt. Dazu erfolgt gemäß der Erfindung unmittelbar vor dem Eintritt der gebündelten Flammrohre in den Hochdruckdampfkessel eine tangentiale Zuführung von Sekundärluft, die zunächst die gebündelten Flammrohre umströmt, sich dabei erwärmt und dann mit dem Schwelgas durch Verwirbelung vermischt wird.The speed of the carbonization at the end of the flame tube is 12-18 m / s at a temperature of> 1 000 0 C compared to a speed of 8-12 m / s and 850 0 C at the beginning of the flame tube. The flame tubes of the individual pre-firing systems are combined in an appropriate manner before entering the boiler. According to the accelerated Schwelgasströme be performed separately in the high pressure boiler and swirled immediately after entering the boiler with secondary combustion air. For this purpose, according to the invention takes place immediately before the entry of the bundled flame tubes in the high-pressure steam boiler, a tangential supply of secondary air, which initially flows around the bundled flame tubes, thereby being heated and then mixed with the carbonization by turbulence.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Entflammung des Schwelgases erst unmittelbar vor dem Kesseleintritt bzw. die Entflammung wird durch die Zweiluftzuführung und die Beschleunigung im Flammrohr entsprechend verzögert.According to the invention, the ignition of the carbonization gas takes place only immediately before the boiler inlet or the ignition is delayed by the two-air supply and the acceleration in the flame tube accordingly.

Die vollständige Verbrennung erfolgt danach im Hochdruckdampfkessel, der ausgangsseitig mit einem Zwangslüfter und einer By-Pass-Regelung versehen sein kann.The complete combustion then takes place in the high-pressure steam boiler, which can be provided on the output side with a forced air fan and a by-pass control.

Die Durchführung des Verfahrens sichert die Trennung von Verschweluiig und Verbrennung der Schwelgase und verlagert dieThe implementation of the method ensures the separation of Verschweluiig and combustion of the carbonization gases and shifts the

Verbrennung hauptsächlich in den Bereich des Hochdruckdampfkessels. Dadurch wird es möglich, bei gleicher Leistungsabgabe jCombustion mainly into the area of the high-pressure steam boiler. This makes it possible, with the same power output j

des Hochdruckdampfkessels die Verbrennung hochwertiger fossiler Brennstoffe abzulösen und den Einsatz minderwertiger j*the high-pressure steam boiler to replace the combustion of high-quality fossil fuels and the use of inferior j *

Brennstoffe vorzunehmen.Make fuels.

I AusführungsbeispielI embodiment

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.The invention will be explained below using an exemplary embodiment.

Einem herkömmlichen Hochdruckdampfkessel, wie er zur Verbrennung von hochwertigen fossilen Brennstoffen verwendet wird, sind drei Vorfeuerungen vorangestellt und ein Sauglüfter nachgeschaltet.A conventional high-pressure steam boiler, such as is used to burn high-quality fossil fuels, is preceded by three pre-firing units and followed by a suction fan.

Jede Vorfeuerung ist mit einem absenkbaren Drehrost versehen, über dem seitlich ein Flammrohr nach außen zum Hochdruckdampfkessel geführt wird. Der auf dem jeweiligen Drehrost befindliche minderwertige Brennstoff wird verschwelt. Dazu wird in den Vorfeuerungen eine reduzierend wirkende Atmosphäre durch Primärluftzuführung durch einen dem Kessel nachgeschalteten Saugzug und durch eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Schwelgase in den Flammrohren erzeugt. Die Drehroste in den Vorfeuerungen werden zur Anpassung an die Lastzustände des Kessels abgesenkt bzw. angehoben (variable Glutbetterhöhung). Diese Variierung der Glutbetthöhe erfolgt in Verbindung mit einer Regelung der Primärluftzuführung und des Saugzuges. Die in den Vorfeuerungen erzeugten Schwelgase werden in den nachfolgenden Flammrohren beschleunigt. Dazu erfolgt die Zuführung sekundärer Verbrennungsluft. Die Geschwindigkeit des Schwelgases beträgt bei Eintritt in das jeweilige Flammrohr ca. 10 m/s und beim Austritt ca. 15 m/s. Es erfolgt eine Temperaturerhöhung von ca. 85O0C auf über 1 0000C. Vor Eintritt der Flammrohre werden diese in geeigneter Weise zusammengeführt. Die sekundäre Verbrennungsluft wird tangential so zugeführt, daß sie zu nächst die Fla mm rohre umströmt und sich dabei erwärmt. Beim Eintritt der Flammrohre in den Hochdruckdampfkessel werden die drei Schwelgasströme mit der erwärmten Sekundärluft verwirbelt. Gleichzeitig erfolgt die Entflammung des Schwelgas-Luft-Gemisches. Die Verbrennung erfolgt im Hochdruckdampfkessel.Each pre-firing is provided with a lowerable rotary grate, above which a flame tube is led outwards to the high-pressure steam boiler. The inferior fuel located on the respective rotary grate is carbonized. For this purpose, a reducing atmosphere is produced in the pre-firing by primary air feed through a downstream of the boiler induced draft and by increasing the flow velocity of the carbonization in the flame tubes. The rotary grates in the pre-firing units are lowered or raised to adapt to the load conditions of the boiler (variable increase in ember temperature). This variation of the ember bed height is in connection with a regulation of the primary air supply and the induced draft. The carbonization gases generated in the pre-combustion systems are accelerated in the following flame tubes. For this purpose, the supply of secondary combustion air takes place. The speed of the carbonization gas is about 10 m / s when entering the respective flame tube and about 15 m / s at the outlet. There is a temperature increase of about 85O 0 C to about 1 000 0 C. Before entering the flame tubes they are brought together in a suitable manner. The secondary combustion air is supplied tangentially so that it flows around the next Fla mm tubes and thereby heated. Upon entering the flame tubes in the high-pressure steam boiler, the three carbonization streams are swirled with the heated secondary air. At the same time there is the ignition of the carbonization gas-air mixture. The combustion takes place in the high-pressure steam boiler.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Verbrennung von minderwertigen Brennstoffen zur Hochdruckdampferzeugung nach der Methode der Schwefelgasverbrennung in einem herkömmlichen Hochdruckdampferzeuger und unter Verwendung ein oder mehrerer paralIeI-geschaltener Vorfeuerungen in denen eine reduzierend wirkende Atmosphäre erzeugt und die Brennstoffe bei geregelter Zuführung von primärer Verbrennungsluft zu einen oder mehreren Schwefelgasströmen verschwelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Schwefelgasströme unter Zuführung von sekundärer Verbrennungsluft beschleunigt, dann unmittelbar vor ihrer Zusammenführung nach Eintritt in den Hochdruckdampferzeuger mit sekundärer Verbrennungsluft verwirbelt und dabei entflammt werden.A method of burning inferior fuels for high pressure steam production by the method of sulfur gas combustion in a conventional high pressure steam generator and using one or more parallel pre-combustors in which a reducing atmosphere is created and the fuels are carbonized upon controlled delivery of primary combustion air to one or more sulfur gas streams , characterized in that the / the sulfur gas streams accelerated under supply of secondary combustion air, then swirled immediately before their merger after entering the high-pressure steam generator with secondary combustion air and are ignited. Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung minderwertiger Brennstoffe, insbesondere auf Braunkohlenbasis. Die Verbrennung erfolgt zur Hochdruckdampferzeugung unter Anwendung des Prinzips der Vorfeuerung und der Schwelgasverbrennung zur Substitution der bisher eingesetzten hochwertigen fossilen Energieträger. Das Verfahren wird ohne Veränderung an den jeweils vorhandenen, vorher verwendeten Hochdruckdampferzeugern eingesetzt.The invention relates to a method for burning low-grade fuels, in particular based on lignite. The combustion takes place for high-pressure steam generation using the principle of pre-combustion and the smoldering gas combustion for the substitution of high-quality fossil fuels previously used. The method is used without modification to the existing, previously used high-pressure steam generators. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Die Verbrennung-von minderwertigen Brennstoffen erfolgt nach dem Prinzip der Vorfeuerung und der Schwelgasverbrennung. Dazu werden ein oder mehrere, bzw. drei Vorfeuerungen mit gleicher Funktion parallel betrieben. Der Vorfeuerung wird während der Verschwelung Primärluft zugeführt. Diese Zuführung erfolgt sowohl unregelmäßig als auch geregelt. Der Brennstoff wird von oben in die Vorfeuerung gegeben und mit einer Befeuchtungsanlage befeuchtet. In einem oberhalb bzw. seitlich vom Rost angeordnetenFlammrohr erfolgt die Verschwelung des Brennstoffes bei gleichzeitiger Entzündung der Schwelgase. Zur Unterdrückung der Entzündung wird eine reduzierend wirkende Atmosphäre erzeugt. Für eine effektive Betreibung des Hochdruckkessels sind mehrere Vorfeuerungen notwendig. Die heißen Rauch- und Schwelgase werden nach dem Passieren des Flammrohres einzeln einem Rauch- bzw. Schwelgassammelkanal zugeführt. In diesem Sammeikanal werden die Schwelgase aller parallel geschalteten Vorfeuerungen zusammengeführt. Über den Schwelgassammelkanal erfolgt auch die Zuführung von Sekundärluft. Das Restschwelgas vermischt mit der Sekundärluft und Rauchgasen wird über eine Drallrosette in den eigentlichen Hochdruckdampferzeuger, bpsw. einem Zweizugkessel, eingeleitet. In diesem Kessel erfolgt die Verbrennung der noch nicht im- Flammenrohr verbrannten Schwelgase. Im Flammenrohr der Vorfeuerung erfolgt gleichzeitig ein Wärmeaustausch (Wasserkühlung). Die Kühlkreisläufe der Flammenrohre können parallel geschaltet und wasserseitig über entsprechende Zuleitungen und dampfseitig über entsprechende Ableitungen in den Kesselkreislauf des Dampferzeugers eingebunden sein. Zur Aufrechterhaltung und Steuerung der Verschwelung bzw. der Verbrennung ist hinter dem Dampferzeuger ein Zwangslüfter eingefügt sowie eine By-Pass-Regelung vorgesehen.The combustion of low-grade fuels is based on the principle of pre-combustion and the smoldering gas combustion. For this purpose, one or more, or three pre-firing with the same function are operated in parallel. The pre-firing is supplied to primary air during the charring. This feed is both irregular and regulated. The fuel is fed from above into the pre-firing and moistened with a humidification system. In a lamb tube located above or laterally from the grate, the carbonization of the fuel takes place with simultaneous ignition of the carbonization gases. To suppress the inflammation, a reducing atmosphere is created. For effective operation of the high-pressure boiler several pilot firings are necessary. The hot smoke and carbonization gases are fed individually to a smoke or Schwelgassammelkanal after passing through the flame tube. In this collection channel, the smoldering gases of all parallel pre-combustion systems are brought together. About the Schwelgassammelkanal is also the supply of secondary air. The Restschwelgas mixed with the secondary air and flue gases is a vortex rosette in the actual high-pressure steam generator, bpsw. a two-pass boiler, initiated. In this boiler, the combustion of the not yet im- flame tube burned carbonization takes place. In the flame tube of the pre-firing takes place at the same time a heat exchange (water cooling). The cooling circuits of the flame tubes can be connected in parallel and water-side be integrated via appropriate supply lines and steam side via appropriate discharges into the boiler circuit of the steam generator. To maintain and control the pollination or combustion behind the steam generator, a forced ventilation is inserted and provided a by-pass control. Das Verfahren gestattet zwar die Verbrennung der genannten minderwertigen Brennstoffe, die Energieausbeute entspricht jedoch nicht der Ausbeute, die aufgrund der Heizwerte der eingesetzten Brennstoffe zu erwarten wäre. Beim angegebenen Verfahren erfolgt die Verbrennung der erzeugten Schwelgase bereits zu mindestens einem Drittel in der Vorfeuerung bzw. in dem nachgeschalteten Flammenrohr.Although the process allows combustion of said inferior fuels, the energy yield does not correspond to the yield that would be expected from the calorific values of the fuels used. In the specified method, the combustion of the carbonization gases generated is already at least one third in the pre-firing or in the downstream flame tube. Dies führt zu einem relativ hohem Mehrverbrauch an Brennstoffen im Verhältnis zur Leistung im Dampferzeuger. Ein weiterer Nachteil des angegebenen Verfahrens besteht in einer schlecht regelbaren und damit spontanen Verschwelung bzw. Verbrennung sowohl in der Vorfeuerung als auch im eigentlichen Dampferzeuger. Zur Beseitigung dieser Nachteile sind in der Vergangenheit überdimensionale Vorfeuerungen mit erhöhten Investitionskosten eingesetzt worden.This leads to a relatively high fuel consumption in relation to the power in the steam generator. Another disadvantage of the specified method consists in a poorly controllable and thus spontaneous Verschwelung or combustion both in the pre-firing and in the actual steam generator. To overcome these disadvantages, oversized pre-combustion systems with increased investment costs have been used in the past. Ziel der ErfindungObject of the invention Es besteht das Ziel, ein Verfahren anzugeben, mit dem die optimale Verbrennung minderwertiger Brennstoffe in herkömmlichen Hochdruckdampferzeugern möglich ist, die bisher mit hochwertigen fossilen Brennstoffen betrieben wurden.The aim is to provide a method that enables the optimal combustion of low-grade fuels in conventional high-pressure steam generators previously operated on high-quality fossil fuels. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Es besteht die Aufgabe, minderwertige Brennstoffe in herkömmlichen Hochdruckdampferzeugern unter Verwendung entsprechender Vorfeuerungen nach dem Prinzip der Schwelgasverbrennung zu verbrennen, wobei die Schwelgasverbrennung weitestgehend im Dampferzeuger stattfindet.The object is to burn inferior fuels in conventional high pressure steam generators using appropriate pre-firing according to the principle of Schwelgasverbrennung, the Schwelgasverbrennung takes place largely in the steam generator. Zur Realisierung des Verfahrens erfolgt zunächst die Verschwelung der minderwertigen Brennstoffe in vorrangig mehreren parallel geschalteten Vorfeuerungen mit gleichem Aufbau, unabhängig voneinander, wobei der Betrieb aller vorhandenen Vorfeuerungen möglich aber nicht notwendig ist. In ihnen wird dazu jeweils eine bezüglich der Verbrennung reduzierend wirkende Atmosphäre erzeugt. Dies wird durch eine geregelte Primärluftzuführung, durch einen dem Hochdruckkessel nachgeschalteten Saugzug sowie durch eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im Flammenrohr realisiert. Die Zuführung der primären Verbrennungsluft erfolgt geregelt von unten durch das Glutbett der Vorfeuerung. Dazu ist der unterhalb des Rostes befindliche Freiraum gegenüber der Außenatmosphäre abgedichtet. Der Schwelprozeß wird außerdem durch eine veränderte Rosthöhe beeinflußt. Zur Anpassung an die Lastzustände des Hochdruckkessels ist eine Glutbetterhöhung bzw. Absenkung in Verbindung mit der Primärluft- und Saugzugregelung vorgesehen. Oberhalb des Glutbettes und mit seitlichem Abzug befindet sich das Flammrohr, in dem die Schwelgase gemäß der Erfindung unter Zuführung von sekundärer Verbrennungsluft beschleunigt werden, ohne daß hier bereits eine Entzündung bzw. Verbrennung der Schwelgase stattfindet.For the realization of the method, first, the smoldering of the low-grade fuels in priority several parallel pre-combustion with the same structure, independent of each other, the operation of all existing Vorfeuerungen is possible but not necessary. In each of these, a combustion-reducing atmosphere is generated. This is achieved by a controlled primary air supply, by a high-pressure boiler downstream induced draft and by an increase in the flow velocity in the flame tube. The supply of primary combustion air is regulated from below through the ember bed of pre-firing. For this purpose, the space located below the grate is sealed from the outside atmosphere. The carbonization process is also affected by a change in the height of the grate. In order to adapt to the load conditions of the high-pressure boiler, an increase in glow height or reduction is provided in conjunction with the primary air and induced draft control. Above the ember bed and with lateral deduction is the flame tube, in which the carbonization gases are accelerated according to the invention under supply of secondary combustion air, without this already takes place an inflammation or combustion of the carbonization.
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