DE102006011326B4

DE102006011326B4 - Rundbrenner

Info

Publication number: DE102006011326B4
Application number: DE200610011326
Authority: DE
Inventors: Bernd Krohmer; Michael Weisenburger
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2026-03-10
Also published as: WO2007101427A1; DE102006011326C5; CN101400947A; EP1991810A1; DE102006011326A1; AU2007222784A1; CN101400947B; AU2007222784B2

Abstract

Rundbrenner zur Verbrennung fossiler Brennstoffe, der folgendes umfasst:
eine erste Düse (2) zur Einleitung eines Luft- oder Rezigasstromes oder eines Gemischstromes aus O₂ bzw. Luft und Rezigas,
eine koaxial zur ersten Düse (2) angeordnete und diese umhüllende und einen Kreisringquerschnitt (11) bildende Brennstoffdüse (3) zur Eindüsung von Brennstoff,
eine koaxial zur ersten Düse (2) angeordnete und die Brennstoffdüse (3) umhüllende und einen Kreisringquerschnitt (12) bildende Gasdüse I (4) zur Einleitung eines Luft- oder Rezigasstromes oder eines Gemischstromes aus O₂ bzw. Luft und Rezigas,
eine koaxial zur ersten Düse (2) angeordnete und die Gasdüse I (4) umhüllende und einen Kreisringquerschnitt (13) bildende Gasdüse II (5) zur Einleitung eines Luft- oder O₂-stromes oder eines Gemischstromes aus O₂ bzw. Luft und Rezigas,
eine koaxial zur ersten Düse (2) angeordnete und die Gasdüse II (5) umhüllende und einen Kreisringquerschnitt (14) bildende Gasdüse III (6) zur Einleitung eines Luft- oder...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rundbrenner zur Verbrennung fossiler Brennstoffe sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Rundbrenners.
Rundbrenner sind neben Strahlbrenner, die in der Regel rechteckige Querschnitte aufweisen, die am häufigsten eingesetzten Brenner in Brennkammern von großen Kraftwerksanlagen, in denen fossile Brennstoffe verfeuert wird. Sie werden oft auch als Wirbel- oder Drallbrenner beizeichnet, da in der Regel das eingebrachte Oxidationsmittel und/oder der eingebrachte Brennstoff mittels Dralleinrichtungen verdrallt bzw. verwirbelt wird bzw. werden, um damit die Verbrennung effizienter durchzuführen. Derartige Rundbrenner, die beispielsweise aus Druckschrift „Entwicklung von schadstoffarmen Staubfeuerungssystemen" aus VGB Kraftwerkstechnik 76 (1996), Heft 5 bekannt geworden sind, weisen in der Regel ein Kernluftrohr (bzw. Kernluftdüse) auf, das außen von einem Brennstoffrohr (bzw. -düse) umgeben ist und dieses wiederum außen von einem Sekundärluftrohr (bzw. -düse) umgeben ist. Das Sekundärluftrohr kann außen noch von einem Tertiärluftrohr (bzw. -düse) umgeben sein, wobei sämtliche Rohre bzw. Düsen koaxial ausgerichtet sind und somit jeweils Kreisringquerschnitte zu den benachbarten Rohren bzw. Düsen bilden. Durch die jeweiligen Rohre bzw. Düsen wird das entsprechend der Bezeichnung des Rohres bzw. der Düse angeführte Medium in die Brennkammer zur Verbrennung des fossilen Brennstoffes eingetragen, z. B. durch die Sekundärluftdüse wird Sekundärluft eingebracht. Der Brennstoff wird zusammen mit seinem Trägermedium, der Primärluft, durch die Brennstoffdüse eingetragen.
Da bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen mittels Luft als Oxidationsmittel bekanntermaßen CO₂ enthaltendes Rauchgas in die Atmosphäre emittiert wird und das CO₂ als ein mutmaßlicher Hauptverursacher des klimaverändernden Treibhauseffekts immer stärker in die öffentliche Kritik gerät, hat man bereits den Oxyfuel-Prozess vorgeschlagen, bei dem zur Verbrennung anstelle von Luft reiner Sauerstoff als Oxidationsmittel eingesetzt wird. Durch die Verwendung von aus der Luft gewonnenen reinen Sauerstoff bzw. O₂ kann anstelle der Emission von Rauchgasen ein CO₂-Strom von hoher Reinheit bereit gestellt werden, der abgeschieden und klimaunwirksam deponiert werden kann. Ein derartiger Oxyfuel-Prozess bzw. derartiges Oxyfuel-Verbrennungsverfahren ist beispielsweise durch Druckschrift DE 103 56 703 A1 bekannt geworden.
Für den Kraftwerks- bzw. Brennerlieferanten und -betreiber ergibt sich aus vorgenanntem der Tatbestand, dass zum einen hinsichtlich der eingesetzten unterschiedlichen fossilen Brennstoffe unterschiedliche Rundbrennerquerschnitte infolge unterschiedlichen Oxidationsmittelbedarfes resultieren und zum anderen hinsichtlich des eingesetzten Oxidationsmittels, d.h. entweder Luft oder O₂, wiederum unterschiedliche und abweichende Rundbrennerquerschnitte sowie in der Art des Gases abweichende Gasströme resultieren, z.B. anstelle eines Luftstromes im konventionellen Betrieb ein Rezigasstrom (rezirkuliertes Rauchgas) bei Oxyfuelbetrieb. Legt sich der Kraftwerk- bzw. Brennerlieferant bei der Auslegung eines Rundbrenners somit auf einen fossilen Brennstoff und ein Oxidationsmittel fest, so bleibt dem Kraftwerksbetreiber bei einem späteren Wechsel des Brennstoffes bzw. einem Wechsel von Luft auf reinen Sauerstoff als Oxidationsmittel nichts anderes übrig, als den bzw. die Rundbrenner (eine Brennkammer eines Kraftwerkes weist in der Regel eine Vielzahl solcher Rundbrenner auf) auf die neue Situation bzw. den neuen Brennstoff hin umzubauen. Ein derartig erforderlicher Umbau ist aus vielfältiger Sicht sehr nachteilig, da wegen des Umbaues das ganze Kraftwerk außer Betrieb genommen werden muss und in dieser Phase ein hoher Einnahmeausfall, beispielsweise durch Wegfall der Stromerzeugung, zu verzeichnen ist. Des weiteren werden erhebliche Material- und Montagekosten für die neuen Rundbrenner fällig.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Rundbrenner zu schaffen, der in der Lage ist, bei Bedarf unterschiedliche fossile Brennstoffe, wie beispielsweise

– Trockenbraunkohle mit Luft oder
– Trockenbraunkohle mit einem O₂-Träger, wobei unterschiedliche O₂-Volumenanteile vorliegen können, oder
– Steinkohle mit Luft oder
– Steinkohle mit einem O₂-Träger, wobei unterschiedliche O₂-Volumenanteile vorliegen können, oder
– Öl/Gas mit Luft oder
– Öl/Gas mit einem O₂-Träger, wobei unterschiedliche O₂-Volumenanteile vorliegen können,

Die vorstehend genannte Aufgabe wird hinsichtlich des Rundbrenners durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder 2 und hinsichtlich des Verfahrens zum Betreiben eines Rundbrenners durch die Merkmale des Patentanspruches 11 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein Rundbrenner sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Rundbrenners geschaffen, der bzw. das die nachfolgenden Vorteile aufweist:
Große Flexibilität bei der Menge des O₂-Trägerstroms, somit

– Freiheitsgrade in der Wahl des Brennstoffs,
– Freiheitsgrade in der Wahl des O₂-Gehalts des O₂-Trägerstroms, ggf. sogar in den einzelnen Querschnitten der verschiedenen Gasdüsen,
– Möglichkeit der Zugabe des zur Verbrennung erforderlichen Sauerstoffs unmittelbar am Brenner,
– großer Regelbereich.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist eine der Gasdüsen I, II oder III bzw. sind Gasdüsen III in ihrer Gesamtheit derart ausgebildet, dass durch deren Querschnitt im Oxyfuelbetrieb die gesamte Sauerstoffmenge über diesen einen Querschnitt oder im Fall der Gasdüsen II.1 über deren Gesamtquerschnitt einleitbar ist, die zur Verbrennung des am Rundbrenner eingebrachten Brennstoffes erforderlich ist.
Um eine sichere und stabile Zündung des fossilen Brennstoffes zu erreichen ist es vorteilhaft, die erste Düse und/oder die Brennstoffdüse und/oder die Gasdüse I und/oder die Gasdüse II bzw. Gasdüsen II.1 und/oder Gasdüse III mit einem Stauring und/oder mit einer Abweiskehle auszubilden.
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung weist die erste Düse und/oder die Brennstoffdüse und/oder die Gasdüse I und/oder die Gasdüse II bzw. Gasdüsen II.1 und/oder die Gasdüse III Drallelemente auf. Durch diese Maßnahme kann die Verbrennung des fossilen Brennstoffes intensiviert und optimiert werden. Dabei ist es zweckmäßig, die Drallelemente der ersten Düse und der Brennstoffdüse entweder gleichsinnig oder gegensinnig zueinander zu verdrallen, d.h. die Drallelemente derart zu justieren, dass an dem durchgeleiteten Gas- und Brennstoffstrom entweder ein gleich- oder ein gegensinniger Drall entsteht.
Eine zweckmäßige Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass an der Gasdüse I und/oder Gasdüse II bzw. an den Gasdüsen II.1 und/oder Gasdüse III die Drallelemente während des Brennerbetriebes verstellbar sind. Dadurch kann jederzeit während des Kraftwerksbetriebes auf die Feuerung eingewirkt werden.
Eine zweckmäßige Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass die Breite s des Ringspaltes des Brennstoffdüsen-Kreisringquerschnittes wenigstens 20 mm beträgt. Durch diese Maßnahme kann der von der Brennstoffdüse verursachte Druckverlust gering gehalten werden und die Geometrien der weiteren Düsen des Rundbrenners können vorteilhaft beeinflusst werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung sieht vor, die Längsachsen der Gasdüsen II.1 parallel oder geneigt zu der Längsachse der ersten Düse bzw. zum Rundbrenner angeordnet sind.
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen und der Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt:
1 schematisch dargestellt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Rundbrenner,
2 schematisch dargestellt einen Querschnitt gemäß Schnitt A-A in 1,
3 wie 1, jedoch alternative Ausführung,
4 schematisch dargestellt einen Querschnitt gemäß Schnitt B-B in 3,
5 wie 4, jedoch alternative Ausführung,
6 die Zuordnung bzw. Zuschaltung der jeweiligen Rundbrenner-Düsenquerschnitte im Betrieb in Abhängigkeit des O₂-Trägervolumenstromes und der Gasgeschwindigkeit mittels eines Diagramms.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Rundbrenner 1 im Längsschnitt, der für die Verbrennung von verschiedenen fossilen Brennstoffen geeignet ist. Der Rundbrenner 1 ist dabei so konzipiert, dass je nach Bedarf beispielsweise pulverförmige Trockenbraunkohle oder pulverförmige Steinkohle oder Öl oder Gas (für die Benutzung des erfindungsgemäßen Rundbrenners zur Verbrennung von Öl oder Gas ist noch eine nicht dargestellte Öl- bzw. Gaslanze zur Einbringung des Brennstoffes vonnöten, die zentrisch im Rundbrenner angeordnet ist) entweder mittels Luft oder mittels O₂, das durch einen O₂-Träger eingebracht wird, verbrannt werden kann. Der O₂-Träger kann dabei unterschiedliche O₂-Volumenanteile aufweisen, wobei der O₂-Träger in der Regel ein aus den hinteren Rauchgaszügen des Kraftwerkes rezirkuliertes Rauchgas bzw. Rezigas ist. Damit ist der erfindungsgemäße Rundbrenner 1 nicht nur für die Verbrennung unterschiedlicher Brennstoffe geeignet, sondern auch für den Einsatz unterschiedlicher Oxidationsmittel, d.h. es kann in konventioneller Weise Luft oder O₂, d.h. reiner Sauerstoff, im Oxyfuelbetrieb zugegeben werden, um dabei hochreines CO₂ zu bilden, das abscheidbar und klimaunabhängig deponiefähig ist. Der Sauerstoff wird, wie oben bereits angeführt, als Gemisch mit beispielsweise Rezigas zugeführt, wobei der Anteil des Sauerstoffes im Gemisch variieren kann.
Das als O₂-Trägergas benutzte rezirkulierte Rauchgas (Rezigas) wird beispielsweise aus dem der Brennkammer nachgeschalteten Rauchgasweg entnommen und mit einer Temperatur von 150° bis 300° C dem Rundbrenner 1 zugeführt. Für diesen Zweck muss es gegebenenfalls durch Wärmeaustausch mit einem heißeren Medium wieder aufgeheizt werden. Das Rezigas kann einen geringen Restsauerstoffgehalt aufweisen.
Gemäß der 1 und 2 umfasst der erfindungsgemäße Rundbrenner 1 eine einen Querschnitt 10 aufweisende erste Düse 2, die von einer koaxial zur ersten Düse 2 ausgerichteten Brennstoffdüse 3 umgeben bzw. umhüllt wird und dabei zwischen erster Düse 2 und Brennstoffdüse 3 ein Kreisringquerschnitt 11 gebildet wird, dessen Ringspalt in radialer Richtung eine Breite s aufweist. Die Brennstoffdüse 3 wird von der Gasdüse 1 4, diese von der Gasdüse II 5 und letztere von der Gasdüse III 6 umgeben bzw. umhüllt. Die Gasdüsen I, II und III 4, 5 und 6 sind sämtlich koaxial zur ersten Düse 2 ausgerichtet, wobei innerhalb der Gasdüsen I, II und III 4, 5 und 6 die Kreisringquerschnitte 12, 13 und 14 gebildet werden. Am gasströmungsseitig gesehen austrittseitigen Ende der Gasdüse III 6 schließt sich die Brennerkehle 18 an, die den Übergang zur nicht dargestellten Brennkammer bildet.
3 und 4 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Rundbrenner 1 auf. Im Gegensatz zu dem Rundbrenner gemäß der 1 und 2 weist dieser keine koaxial ausgerichtete und die Gasdüse 14 umhüllende Gasdüse II 5 auf, sondern beispielhaft acht Gasdüsen II.1 5.1 auf, deren Längsachsen 16 parallel zu der Längsachse 15 der ersten Düse 2 bzw. des Rundbrenners 1 liegen und die Gasdüsen II.1 5.1 innerhalb des Kreisringquerschnittes 12 der Gasdüse 14 angeordnet sind. Anstelle der parallelen Ausrichtung der Längsachsen 16 zur Längsachse 15 können die Längsachsen 16 der Gasdüsen II.1 5.1 auch geneigt, d.h. unter einem Winkel zur Längsachse 15 der ersten Düse 2 ausgerichtet sein (nicht dargestellt). Die Gasdüsen II.1 5.1 können dabei entweder zur Längsachse 15 hin oder von dieser weg gerichtet sein. Alternativ dazu und wie in 5 gezeigt können die Gasdüsen II.1 5.1 auch innerhalb des Kreisringquerschnittes 14 der Gasdüse III 6 angeordnet sein. Die Gasdüsen II.1 5.1 weisen in Summe einen Gesamtquerschnitt 13.1 auf. Die Mittelpunkte sämtlicher Gasdüsen II.1 5.1 liegen dabei vorteilhafterweise auf einem Teilkreis und sind dabei vorzugsweise untereinander gleich beabstandet.
Erfindungsgemäß stehen die Querschnitte 10, 12, 13 bzw. 13.1 und 14 der ersten Düse 2 sowie der Gasdüsen I, II bzw. II.1 und III 4, 5 bzw. 5.1 und 6 im Gasdüsenaustrittsbereich 17 in bestimmten Relationen zueinander. Im einzelnen steht die Fläche des Kreisringquerschnittes 13 der Gasdüse II 5 im Verhältnis von 1,2-2,0:1 zu der Fläche des Kreisringquerschnittes 12 der Gasdüse I 4 und die Fläche des Kreisringquerschnittes 14 der Gasdüse III 6 im Verhältnis von 0,2-0,8:1 zu der Fläche des Kreisringquerschnittes 12 der Gasdüse I 4 sowie die Fläche des Querschnittes 10 der ersten Düse 2 im Verhältnis von 0,01-0,1:1 zu der Fläche des Kreisringquerschnittes 12 der Gasdüse 14. Anhand der unterschiedlichen Querschnittsflächen der Düsen 2, 4, 5 bzw. 5.1 und 6 wird es ermöglicht, dass der Rundbrenner 1 hinsichtlich der Zuführung des für die Verbrennung erforderlichen Oxidationsmittels eine maximale Flexibilität erhält, d.h. durch die unterschiedlich großen Querschnittsflächen 10, 12, 13 bzw. 13.1 und 14 können durch geeignete Kombination der Düsen 2, 4, 5 bzw. 5.1 und 6 bzw. deren Querschnitte 10, 12, 13 bzw. 13.1 und 14 verschiedenste Querschnittsflächen für unterschiedliche Brennerbetriebsweisen angeboten werden. Sämtliche Querschnitte 10, 11, 12, 13 bzw. 13.1 und 14 sind dabei so ausgelegt, dass die minimal erforderlichen bzw. maximal zulässigen Strömungsgeschwindigkeiten des durchgeleiteten Gases bzw. Brennstoffes innerhalb der jeweiligen Querschnitte eingehalten werden. Die Gasgeschwindigkeiten in den Düsen 2, 4, 5 bzw. 5.1 und 6 liegen dabei zwischen 15 und 80 m/s.
Der Gasdüsenaustrittsbereich 17 definiert den Bereich, in dem über einen jeweiligen Querschnitt gesehen sämtliche Querschnitte 10, 11, 12, 13 bzw. 13.1, 14 der Düsen 2, 3, 4, 5 bzw. 5.1, 6 existent sind und den die verschiedenen Gasteilströme sowie der Brennstoffstrom zuletzt in den jeweiligen Düsen 2, 3, 4, 5 bzw. 5.1, 6 durchströmen, bevor sie in die Brennkammer austreten.
Der Kreisringquerschnitt 11 der Brennstoffdüse 3 ist einerseits abhängig von dem den Brennstoff tragenden Trägermediumvolumenstrom und andererseits von der Geschwindigkeit des Trägermediums innerhalb der Brennstoffdüse 3, die in der Regel 10 bis 35 m/s beträgt. Damit zum einen die von der Brennstoffdüse 3 verursachten Druckverluste in einem üblichen Rahmen bzw. gering bleiben und zum anderen die Geometrien der übrigen Düsen 2, 4, 5 bzw. 5.1 und 6, insbesondere die der ersten Düse 2 ebenfalls in einer realistischen und praktikablen Größe bleiben, ist die Breite s des Ringspaltes des Kreisringquerschnittes 11 der Brennstoffdüse 3 in radialer Richtung vorteilhaft mit wenigstens 20 mm ausgebildet.
6 weist ein Diagramm auf, aus dem beispielhaft ersichtlich ist, welche Düsenkombinationen in Abhängigkeit des vom Rundbrenner 1 eingebrachten O₂-Trägervolumenstromes möglich sind. 0 bis ca. 20% des O₂-Trägervolumenstromes werden nur durch den Querschnitt 13 bzw. 13.1 der Gasdüse II 5 bzw. der Gasdüsen II.1 5.1 eingebracht. Bei steigendem O₂-Trägervolumenstrom wird dieser anstatt durch die Gasdüse(n) II 5 bzw. II.1 5.1 durch die Gasdüse I 4 eingetragen. Erhöht sich der O₂-Trägervolumenstrom weiter, so wird zur Gasdüse I 4 der Querschnitt 13 bzw. 13.1 der Gasdüse(n) II 5 bzw. II.1 5.1 hinzugenommen. Bei weiter ansteigendem O₂-Trägervolumenstrom wird auf die Querschnitte 13 bzw. 13.1 und 14 der Gasdüsen II 5 bzw. II.1 5.1 und III 6, anschließend auf die Querschnitte 12 und 14 der Gasdüsen I 4 und III 6 und zu guter Letzt auf sämtlich verfügbare Querschnitte 12, 13 bzw. 13.1 und 14 der Gasdüsen I, II bzw. II.1 und III 4, 5 bzw. 5.1 und 6 zum Eintrag der jeweiligen Gasströme übergegangen. Mit letzterer Kombination kann der maximale O₂ Trägervolumenstrom durch den Rundbrenner 1 eingebracht werden. In den Fällen, in denen eine oder zwei der Gasdüsen keinen Durchsatz eines O₂-Trägervolumenstromes aufweist, kann diese Gasdüse bzw. können diese Gasdüsen mit einer zu Kühlzwecken geringen Gasmenge beaufschlagt werden. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die äußere Gasdüse III 6 keinen O₂-Trägervolumenstromdurchsatz aufweist.
Für einen Oxyfuelbetrieb kann der Rundbrenner 1 derart ausgebildet sein, dass eine der Querschnittsflächen 12, 13 bzw. 13.1 oder 14 der Gasdüsen I, II bzw. II.1 oder III 4, 5 bzw. 5.1 oder 6 geeignet ist, die gesamte erforderliche Sauerstoffmenge durch diesen einen Querschnitt einzubringen, wobei dabei die erforderliche Sauerstoffmenge als reiner O₂-Gasstrom einleitbar ist. Zur Verringerung von Spitzentemperaturen in der Brennkammer muss dazu mindestens eine weitere Gasdüse I, II bzw. II.1, III 4, 5 bzw. 5.1, 6 mit Rezigas beaufschlagt werden.
Bei der Nutzung des erfindungsgemäßen Rundbrenners 1 zur Verbrennung eines fossilen Brennstoffes, beispielsweise von Trockenbraunkohle, Steinkohle, Öl oder Gas im Oxyfuelbetrieb, d.h. das Oxidationsmittel zur Verbrennung ist reiner Sauerstoff, kann die Einbringung am Brenner 1 beispielsweise folgendermaßen aussehen: Einbringung des fossilen Brennstoffes durch Brennstoffdüse 3, Einbringung von O₂ durch die Gasdüse II 5 bzw. Gasdüsen II.1 5.1 und Einbringung von Rezigas, d.h. von rezirkuliertem Rauchgas durch die erste Düse 2 sowie als Trägergas durch die Brennstoffdüse 3 und durch die Gasdüsen I und III 4, 6. Alternativ können den Rezigasströmen innerhalb der ersten Düse 2, der Brennstoffdüse 3 sowie den Gasdüsen I und III 4, 6 ein Sauerstoffstromanteil sowie dem O₂-Strom innerhalb der Gasdüse II 5 bzw. den Gasdüsen II.1 5.1 ein Rezigasstromanteil zugeteilt werden. Die beispielhaften Angaben beziehen sich auf 100% Gasvolumenstrom-Durchsatz durch den Rundbrenner 1, bei geringeren Durchsätzen kann, wie oben geschildert, der Durchsatz durch einzelne Gasdüsen wegfallen (siehe 6). Bei Bedarf kann jedoch eine geringe Kühlgasmenge durchgeleitet werden.
Im konventionellen Betrieb des Rundbrenners 1, d.h. bei Verbrennung von fossilen Brennstoffen mit Luft als Oxidationsmittel kann beispielsweise bei 100% Gasvolumenstrom-Durchsatz, d.h. bei Volllast-Betrieb der Feuerung, Luft durch sämtliche Düsen 2, 3, 4, 5 bzw. 5.1 und 6 eingebracht werden. In der Brennstoffdüse 3 dient die Luft dann als Trägermedium für den Brennstoff. Alternativ kann der Luft auch in den jeweiligen Düsen 2, 4, 5 bzw. 5.1 und 6 rezirkuliertes Rauchgas (Rezigas) zugegeben werden. Bei geringeren Gasvolumenstrom-Durchsätzen, d.h. bei Teillast-Betrieb der Feuerung, können, wie oben schon erwähnt, einzelne Gasdüsen durch Klappen abgesperrt werden und der Durchsatz somit bis auf einen sehr geringen Kühlmediumdurchsatz quasi auf Null geregelt bzw. eingestellt werden.
Um die Flamme am Rundbrenner 1 zu stabilisieren bzw. sie zu führen können in bewährter Weise Stauringe 7 und/oder Abweiskehlen 8 eingesetzt werden. Diese können jeweils an jeder der Düsen 2, 3, 4, 5 bzw. 5.1 und 6 angebracht sein. Des weiteren können einzelne oder alle Gasteilströme bzw. der Brennstoffstrom durch in den jeweiligen Düsenquerschnitten 10, 11, 12, 13 bzw. 13.1 und 14 angeordnete Drallelemente 9 verdrallt werden, wobei der Gasstrom in der ersten Gasdüse 2 und der Brennstoffdüse 3 (als Trägerstrom) entweder gleichsinnig oder gegensinnig zueinander verdrallt werden können. Die Drallelemente 9 an den Gasdüsen I, II bzw. II.1 oder III 4, 5 bzw. 5.1 oder 6 können auch während des Brennerbetriebs verstellbar ausgebildet sein, um im Betrieb auf die Feuerung Einfluß zu nehmen. Die Auswahl der genannten Einrichtungen ist von den bevorzugten Betriebszuständen (z.B. Volllast-Luftbetrieb bzw. Betrieb bei bestimmtem O₂-Anteil etc.) und den damit verbundenen Kombinationen der Brennerquerschnitte des Rundbrenners 1 abhängig. So kann in diesen Betriebsfällen die Flammenführung günstig beeinflusst werden.

1: Rundbrenner
2: Erste Düse
3: Brennstoffdüse
4: Gasdüse I
5: Gasdüse II
5.1: Gasdüse II.1
6: Gasdüse III
7: Stauring
8: Abweiskehle
9: Drallelement
10: Querschnitt erste Düse
11: Kreisringquerschnitt Brennstoffdüse
12: Kreisringquerschnitt Gasdüse I
13: Kreisringquerschnitt Gasdüse II
13.1: Summe der Querschnitte Gasdüse II.1
14: Kreisringquerschnitt Gasdüse III
15: Längsachse Rundbrenner bzw. der ersten Düse
16: Längsachse Gasdüse II.1
17: Gasdüsenaustrittsbereich
18: Brennerkehle

Claims

Rundbrenner zur Verbrennung fossiler Brennstoffe, der folgendes umfasst: eine erste Düse (2) zur Einleitung eines Luft- oder Rezigasstromes oder eines Gemischstromes aus O₂ bzw. Luft und Rezigas, eine koaxial zur ersten Düse (2) angeordnete und diese umhüllende und einen Kreisringquerschnitt (11) bildende Brennstoffdüse (3) zur Eindüsung von Brennstoff, eine koaxial zur ersten Düse (2) angeordnete und die Brennstoffdüse (3) umhüllende und einen Kreisringquerschnitt (12) bildende Gasdüse I (4) zur Einleitung eines Luft- oder Rezigasstromes oder eines Gemischstromes aus O₂ bzw. Luft und Rezigas, eine koaxial zur ersten Düse (2) angeordnete und die Gasdüse I (4) umhüllende und einen Kreisringquerschnitt (13) bildende Gasdüse II (5) zur Einleitung eines Luft- oder O₂-stromes oder eines Gemischstromes aus O₂ bzw. Luft und Rezigas, eine koaxial zur ersten Düse (2) angeordnete und die Gasdüse II (5) umhüllende und einen Kreisringquerschnitt (14) bildende Gasdüse III (6) zur Einleitung eines Luft- oder Rezigasstromes oder eines Gemischstromes aus O₂ bzw. Luft und Rezigas, wobei im Gasdüsenaustrittsbereich (17) die Fläche des Kreisringquerschnittes (13) der Gasdüse II (5) im Verhältnis von 1,2 bis 2,0:1 zu der Fläche des Kreisringquerschnittes (12) der Gasdüse I (4) und die Fläche des Kreisringquerschnittes (14) der Gasdüse III (6) im Verhältnis von 0,2 bis 0,8:1 zu der Fläche des Kreisringquerschnittes (12) der Gasdüse I (4) und die Fläche des Querschnittes (10) der ersten Düse (2) im Verhältnis von 0,01 bis 0,1:1 zu der Fläche des Kreisringquerschnittes (12) der Gasdüse I (4) steht.
Rundbrenner zur Verbrennung fossiler Brennstoffe, der folgendes umfasst: eine erste Düse (2) zur Einleitung eines Luft- oder Rezigasstromes oder eines Gemischstromes aus O₂ bzw. Luft und Rezigas, eine koaxial zur ersten Düse (2) angeordnete und diese umhüllende und einen Kreisringquerschnitt (11) bildende Brennstoffdüse (3) zur Eindüsung von Brennstoff, eine koaxial zur ersten Düse (2) angeordnete und die Brennstoffdüse (3) umhüllende und einen Kreisringquerschnitt (12) bildende Gasdüse I (4) zur Einleitung eines Luft- oder Rezigasstromes oder eines Gemischstromes aus O₂ bzw. Luft und Rezigas, eine koaxial zur ersten Düse (2) angeordnete und die Gasdüse I (4) umhüllende und einen Kreisringquerschnitt (14) bildende Gasdüse III (6) zur Einleitung eines Luft- oder Rezigasstromes oder eines Gemischstromes aus O₂ bzw. Luft und Rezigas, mindestens drei Gasdüsen II.1 (5.1), die innerhalb des Kreisringquerschnittes (12, 14) der Gasdüse I (4) oder der Gasdüse III (6) zur Einleitung eines Luft- oder O₂-stromes oder eines Gemischstromes aus O₂ bzw. Luft und Rezigas angeordnet sind, wobei im Gasdüsenaustrittsbereich (17) die Fläche der Querschnitte (13.1) sämtlicher Gasdüsen II.1 (5.1) im Verhältnis von 1,2 bis 2,0:1 zu der Fläche des Kreisringquerschnittes (12) der Gasdüse I (4) und die Fläche des Kreisringquerschnittes (14) der Gasdüse III (6) abzüglich der Gesamtquerschnittsfläche (13.1) der Gasdüsen II.1 (5.1) im Verhältnis von 0,2 bis 0,8:1 zu der Fläche des Kreisringquerschnittes (12) der Gasdüse I (4) und die Fläche des Querschnittes (10) der ersten Düse (2) im Verhältnis von 0,01 bis 0,1:1 zu der Fläche des Kreisringquerschnittes (12) der Gasdüse I (4) steht.
Rundbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Gasdüsen I, II oder III (4, 5, 6) bzw. die Gasdüsen II.1 (5.1) in ihrer Gesamtheit derart ausgebildet ist bzw. sind, dass durch deren Querschnitt (12, 13, 14) im Oxyfuelbetrieb die gesamte zur Verbrennung des am Rundbrenner (1) eingebrachten Brennstoffes erforderliche Sauerstoffmenge über diesen einen Querschnitt (12, 13, 14) oder im Fall der Gasdüsen II.1 (5.1) über deren Gesamtquerschnitt (13.1) einleitbar ist.
Rundbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Düsen von der ersten Düse (2), der Brennstoffdüse (3), der Gasdüse I (4), der Gasdüse II (5) oder der Gasdüse III (6) mit einem Stauring (7) ausgebildet ist.
Rundbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Düsen von der ersten Düse (2), der Brennstoffdüse (3), der Gasdüse I (4), der Gasdüse II (5) oder der Gasdüse III (6) mit einer Abweiskehle (8) ausgebildet ist.
Rundbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Düsen von der ersten Düse (2), der Brennstoffdüse (3), der Gasdüse I (4), der Gasdüse II (5) oder der Gasdüse III (6) mit Drallelementen (9) ausgebildet ist.
Rundbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Drallelemente (9) der ersten Düse (2) und der Brennstoffdüse (3) gleichsinnig oder gegensinnig zueinander verdrallt sind.
Rundbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens an einer der Gasdüsen I, II bzw. II.1 oder III (4, 5, 5.1, 6) die Drallelemente (9) im Brennerbetrieb verstellbar ausgebildet sind.
Rundbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (s) des Ringspaltes des Kreisringquerschnittes (11) der Brennstoffdüse (3) wenigstens 20 mm beträgt.
Rundbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen (16) der Gasdüsen II.1 (5.1) parallel oder geneigt zu der Längsachse (15) der ersten Düse (2) angeordnet sind.
Verfahren zum Betreiben eines Rundbrenners, der ausgebildet ist mit einer erste Düse (2), eine koaxial zur ersten Düse (2) angeordnete und diese umhüllende und einen Kreisringquerschnitt (11) bildende Brennstoffdüse (3), eine koaxial zur ersten Düse (2) angeordnete und die Brennstoffdüse (3) umhüllende und einen Kreisringquerschnitt (12) bildende Gasdüse I (4), eine koaxial zur ersten Düse (2) angeordnete und die Gasdüse I (4) umhüllende und einen Kreisringquerschnitt (13) bildende Gasdüse II (5), eine koaxial zur ersten Düse (2) angeordnete und die Gasdüse II (5) umhüllende und einen Kreisringquerschnitt (14) bildende Gasdüse III (6), wobei im Gasdüsenaustrittsbereich (17) die Fläche des Kreisringquerschnittes (13) der Gasdüse II (5) im Verhältnis von 1,2 bis 2,0:1 zu der Fläche des Kreisringquerschnittes (12) der Gasdüse I (4) und die Fläche des Kreisringquerschnittes (14) der Gasdüse III (6) im Verhältnis von 0,2 bis 0,8:1 zu der Fläche des Kreisringquerschnittes (12) der Gasdüse I (4) und die Fläche des Querschnittes (10) der ersten Düse (2) im Verhältnis von 0,01 bis 0,1:1 zu der Fläche des Kreisringquerschnittes (12) der Gasdüse I (4) steht und wobei durch die erste Düse (2) ein Luft- oder Rezigasstrom oder ein Gemischstrom aus O₂ bzw. Luft und Rezigas eingeleitet wird, durch die Brennstoffdüse (3) Brennstoff eingedüst wird, durch die Gasdüse I (4) ein Luft- oder Rezigasstrom oder ein Gemischstrom aus O₂ bzw. Luft und Rezigas eingeleitet wird, durch die Gasdüse II (5) ein Luft- oder O₂-strom oder ein Gemischstrom aus O₂ bzw. Luft und Rezigas eingeleitet wird und durch die Gasdüse III (6) ein Luft- oder Rezigasstrom oder ein Gemischstrom aus O₂ bzw. Luft und Rezigas eingeleitet wird.
Verfahren zum Betreiben eines Rundbrenners, der ausgebildet ist mit einer erste Düse (2), eine koaxial zur ersten Düse (2) angeordnete und diese umhüllende und einen Kreisringquerschnitt (11) bildende Brennstoffdüse (3), eine koaxial zur ersten Düse (2) angeordnete und die Brennstoffdüse (3) umhüllende und einen Kreisringquerschnitt (12) bildende Gasdüse I (4), eine koaxial zur ersten Düse (2) angeordnete und die Gasdüse I (4) umhüllende und einen Kreisringquerschnitt (14) bildende Gasdüse III (6), mindestens drei Gasdüsen II.1 (5.1), die innerhalb des Kreisringquerschnittes (12, 14) der Gasdüse I (4) oder der Gasdüse III (6) angeordnet sind, wobei im Gasdüsenaustrittsbereich (17) die Fläche der Querschnitte (13.1) sämtlicher Gasdüsen II.1 (5.1) im Verhältnis von 1,2 bis 2,0:1 zu der Fläche des Kreisringquerschnittes (12) der Gasdüse I (4) und die Fläche des Kreisringquerschnittes (14) der Gasdüse III (6) abzüglich der Gesamtquerschnittsfläche (13.1) der Gasdüsen II.1 (5.1) im Verhältnis von 0,2 bis 0,8:1 zu der Fläche des Kreisringquerschnittes (12) der Gasdüse I (4) und die Fläche des Querschnittes (10) der ersten Düse (2) im Verhältnis von 0,01 bis 0,1:1 zu der Fläche des Kreisringquerschnittes (12) der Gasdüse I (4) steht und wobei durch die erste Düse (2) ein Luft- oder Rezigasstrom oder ein Gemischstrom aus O₂ bzw. Luft und Rezigas eingeleitet wird, durch die Brennstoffdüse (3) Brennstoff eingedüst wird, durch die Gasdüse I (4) ein Luft- oder Rezigasstrom oder ein Gemischstrom aus O₂ bzw. Luft und Rezigas eingeleitet wird, durch die Gasdüsen II.1 (5.1) ein Luft- oder O₂-strom oder ein Gemischstrom aus O₂ bzw. Luft und Rezigas eingeleitet wird und durch die Gasdüse III (6) ein Luft- oder Rezigasstrom oder ein Gemischstrom aus O₂ bzw. Luft und Rezigas eingeleitet wird.