DE102007015537A1 - Vergasungsbrenner mit einstellbarem Drall zur Anpassung an wechselnde Betriebsparameter - Google Patents
Vergasungsbrenner mit einstellbarem Drall zur Anpassung an wechselnde Betriebsparameter Download PDFInfo
- Publication number
- DE102007015537A1 DE102007015537A1 DE102007015537A DE102007015537A DE102007015537A1 DE 102007015537 A1 DE102007015537 A1 DE 102007015537A1 DE 102007015537 A DE102007015537 A DE 102007015537A DE 102007015537 A DE102007015537 A DE 102007015537A DE 102007015537 A1 DE102007015537 A1 DE 102007015537A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- burner
- ring channel
- annular channel
- reactor
- introduction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
- F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
- F23D14/24—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other at least one of the fluids being submitted to a swirling motion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L2900/00—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
- F23L2900/07005—Injecting pure oxygen or oxygen enriched air
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
Abstract
Der erfindungsgemäße Vergasungsbrenner für eine Vergasungseinrichtung zur Kohlevergasung oder Synthesegaserzeugung weist einen oder mehrere tangentialhrung auf. Durch Dralleinsätze unterschiedlichen Durchmessers und/oder Beaufschlagung einer von mehreren Zuführungen über ein Steuerventil ist der Drall zur Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen anpassbar.
Description
- Der Anmeldungsgegenstand betrifft einen Brenner für eine Vergasungseinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
- Beim Betrieb einer Vergasungseinrichtung, wie zum Beispiel eines Reaktors zur Kohlevergasung oder Synthesegaserzeugung, werden üblicherweise stark unterschiedliche Betriebszustände durchlaufen. Dies können sowohl unterschiedliche Leistungen als auch Änderungen oder Schwankungen in der Brennstoffzusammensetzung sein, die sich dann auch in verändertem Verbrennungs-/Vergasungsverhalten auswirken können. Ein geändertes Verbrennungs-/Vergasungsverhalten kann sich über eine geänderte Wärmefreisetzung z. B. in reduzierter Lebensdauer von Bauteilen, erhöhtem Wärmeverlust, Verstopfung/Verschlackung von Bauteilen und damit verringerter Verfügbarkeit oder verringertem Kohlenstoffumsatz niederschlagen. Weiterhin besteht das Problem, dass bei Auslegung von Reaktoren und Brennern nicht ohne weiteres und exakt voraus berechnet werden kann, welche Strömungsbedingungen exakt erforderlich sind, um einen Betrieb wie angestrebt zu erreichen.
- Möglichkeiten, diese Probleme zu lösen, sind zum Beispiel:
- • Überdimensionierung des Reaktionsraumes
- Durch entsprechende Überdimensionierung kann dem Verbrennungs-/Vergasungsprozess genug Volumen und Verweilzeit gegeben werden, um auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen einen weitgehend vollständigen Kohlenstoffumsetzungsgrad zu erreichen. Der Nachteil dieser Vorgehensweise ist, dass ein überdimensionierter Reaktor in der Regel neben erhöhten Herstellkosten auch erhöhte Wärmeverluste bzw. erhöhten Kühlbe darf haben wird.
- • Anpassung des Reaktors und Brenners an die Brennstoffqualität
- Dies ist jeweils mit Engineeringaufwand verbunden. Wegen der nicht vollständigen Vorhersagbarkeit des Verbrennungs-/Vergasungsprozesses sind wahrscheinlich Änderungen/Iterationen an der Geometrie erforderlich. Üblich sind z. B. Anpassung der Geometrie des Drallerzeugers an spezifische Bedingungen. Änderung des Sauerstoff-/Brennstoffverhältnisses. Dies führt dann in der Regel zu einer geringeren spezifischen Ausbeute an Produkt-Synthesegas.
- Änderung der Pilotflamme, z. B. Erhöhung der zugeführten Pilotbrennstoff- und Sauerstoffmenge. Dies führt ebenso zu einer geringeren Anlagenwirtschaftlichkeit, da der Pilotbrennstoff in der Regel teurer als der Hauptbrennstoff sein wird.
- Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Vergasungsbrenner zu schaffen, bei dem eine Veränderung der Drallzahl ohne Demontage des Brenners vom Reaktor möglich ist.
- Das Problem wird bei einem durch die Merkmale des Oberbegriffs umrissenen Gegenstand durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
- Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass ein wesentlicher Auslegungsparameter, der in Verbrennungssystemen von Bedeutung ist, die sogenannte Drallzahl ist. Sie ist das mit einer geometrischen Abmessung normierte Verhältnis des Drehimpulsstroms und Axialimpulsstroms. Die Drallzahl im Zusammenspiel mit der Reaktorgeometrie entscheidet über die Länge der Flamme und der Mischungswege. Die meist dominierende Komponente bei der Ermittlung der Drallzahl ist das Oxidationsmedium (hier: Sauerstoff), da hier über große Massenströme und Geschwindigkeiten leicht große Impulsströme zustande kommen.
- Die angegebene Erfindung bietet Möglichkeiten, die Drallzahl leicht bzw. sogar während des Betriebes zu verändern und somit den aktuellen Erfordernissen anzupassen.
- Die Nutzung von tangentialen Einlässen für Sauerstoff bietet die Möglichkeit, die Drallzahl des Brenners mit geringfügigen Umbauten wie rohrartige Einsätze mit geändertem Querschnitt in den Anschluss (
4 ) der Sauerstoffzufuhr zum Brenner zu ändern. Eine Demontage des Brenners vom Reaktor ist dann nicht erforderlich. - Die Nutzung von mehreren tangentialen Einlässen für Sauerstoff in einen Brenner in Verbindung mit mindestes einem zusätzlichen Stellventil (zusätzlich zum Regelventil) in den Zufuhrleitungen zu diesem Brenner bietet die elegante Möglichkeit, die Drallzahl des Brenners ohne Umbauten sogar während des Betriebes anzupassen.
- Vorteilhafte Weiterbildungen des Anmeldungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Der Anmeldungsgegenstand wird im Folgenden als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine prinzipielle Schnittdarstellung eines Brenners, -
2 eine erfindungsgemäße Variante mit genau einer Zuführung, -
3 eine Ausführung mit zwei Sauerstoffanschlüssen, wobei der Sauerstoffstrom zu einem Anschluss durch ein Ventil einstellbar ist und -
4 eine mit der Erfindung ermittelte Variationsbreite der Drallzahl. - In den Figuren bezeichnen gleiche Bezeichnungen gleiche Elemente.
- Der Brenner B aus
1 weist einen Pilotbrenner1 mit Gas- und Sauerstoffzuführung sowie integrierter Flammenüberwachung und Hochspannungszündvorrichtung auf. Der Pilotbrenner wird von einem Ringkanal2 zur Oxydationsmittelzuführung zentrisch umschlossen. Der Ringkanal2 zur Oxydationsmittelzuführung ist von Zuführungen3 für Brennstoff, beispielsweise Kohlenstaub, zentrisch umgeben. Die Zuführungen3 können beispielsweise durch einen Ringkanal gegeben sein, in dem mehrere Brennstoff-Zuführungsrohre spiralförmig gegeneinander versetzt geführt sind und in einigem Abstand von dem Brennermund enden. - In
2 ist aus Übersichtlichkeitsgründen nur der Ringkanal2 zur Oxydationsmittelzuführung dargestellt. Der Ringkanal2 weist, vorzugsweise an der der Flammenseite des Brenners abgewandten Seite, eine Oxydationsmittelzuführung4 auf, über die das Oxydationsmittel Ox, vorzugsweise Sauerstoff, tangential in den Ringkanal2 zuführbar ist. Die Achse der Oxydationsmittelzuführung4 ist im Wesentlichen rechtwinklig zur Zentralachse Z des Brenners. Die Achse der Oxydationsmittelzuführung4 schneidet den Radius des Ringkanals2 zwischen 50 v. H. und 85 v. H. der Ringkanalbreite (von der Ringkanalachse aus betrachtet), vorzugsweise bei zwei Drittel der Ringkanalbreite. - Der Volumenstrom des Oxydationsmittels Ox führt in dem Ringkanal
2 , wie durch den Pfeil bezeichnet, eine spiralförmige Bewegung um die Ringkanalachse in Richtung auf das flammenseitige Ende des Brenners aus. Der Volumenstrom des Oxydationsmittels Ox weist beim Austritt aus dem Ringkanal – und damit aus dem Brenner – einen Drall auf. - Die Oxydationsmittelzuführung
4 weist einen Dralleinsatz auf, der sich zum Ringkanal2 hin, vorzugsweise trichter- oder kegelförmig, verjüngt. Der Innendurchmesser des Dalleinsatzes an der Sauerstoffzuführung bestimmt die weiter unten behandelte Drallzahl. Es sind also Dralleinsätze mit unterschiedlichen Innendurchmessern von außerhalb des Brenners einsetz bar, ohne dass eine Demontage des Brenners vom Reaktor erforderlich wäre. - Wie in
3 dargestellt können mehrere, vorzugsweise zwei, Oxydationsmittelzuführungen4 angeordnet sein. Die mehreren Oxydationsmittelzuführungen4 sind so ausgerichtet, dass das Oxydationsmittel Ox in den Ringkanal im gleichen Drehsinn, im Beispiel wie durch einen Pfeil bezeichnet im Uhrzeigersinn, eingeführt wird. - In die mehreren Oxydationsmittelzuführungen
4 können Dralleinsätze DE mit unterschiedlichen Innendurchmessern eingebaut sein. - Bei der Ausführungsform mit mehreren Oxydationsmittelzuführungen
4 kann zusätzlich zu dem nicht dargestellten Regelventil zur Bemessung der insgesamt zuzuführenden Oxydationsmittelmenge eine Oxydationsmittelzuführung4 über ein Steilventil V gespeist sein. - Eine Ausführungsform nach
3 mit zwei Sauerstoffzuleitungen, wobei eine mit einem Stellventil ausgestattet ist, und mit zwei geometrisch (nicht notwendigerweise) identischen Anschlussquerschnitten lässt unter einer spezifischen Geometrie zum Beispiel die in4 gezeigte Variationsbreite der Drallzahl zu. Der Sauerstoffsplit mOx,1/mOx – also die Öffnung des zusätzlichen Stellventils allein kann also bei dieser Geometrie zu einer Verdoppelung der Drallzahl genutzt werden.
Claims (6)
- Brenner (B) für eine Vergasungseinrichtung aufweisend • einen Ringkanal (
2 ) zur Zuführung eines Oxydationsmittels (Ox), • eine Zuführung (3 ) für den Brennstoff außerhalb des Ringkanals dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkanal eine Zuführung (4 ) aufweist, deren Achse im Wesentlichen rechtwinklig zu der Ringkanalachse (Z) ausgerichtet ist und den Radius des Ringkanals innerhalb der Ringkanalbreite (b) im Wesentlichen rechtwinklig schneidet. - Brenner nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zuführungen (
4 ) gegeben sind. - Brenner nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass in einer Zuführung (
4 ) ein Dralleinsatz (DE) austauschbar angeordnet ist. - Brenner nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass in einer Zuführung (
4 ) Dralleinsätze (DE) mit unterschiedlichem Innendurchmesser anordenbar sind. - Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass für eine der mehreren Zuführungen (
4 ) ein gesondertes Stellventil (V) zur Beeinflussung der dieser Zuführung zugeführten Oxidationsmittelmenge angeordnet ist. - Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass in verschiedenen Zuführungen (
4 ) Dralleinsätze (DE) mit unterschiedlichem Innendurchmesser anordenbar sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007015537A DE102007015537B4 (de) | 2007-03-30 | 2007-03-30 | Vergasungsbrenner mit einstellbarem Drall zur Anpassung an wechselnde Betriebsparameter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007015537A DE102007015537B4 (de) | 2007-03-30 | 2007-03-30 | Vergasungsbrenner mit einstellbarem Drall zur Anpassung an wechselnde Betriebsparameter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102007015537A1 true DE102007015537A1 (de) | 2008-10-02 |
DE102007015537B4 DE102007015537B4 (de) | 2009-01-22 |
Family
ID=39719541
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102007015537A Expired - Fee Related DE102007015537B4 (de) | 2007-03-30 | 2007-03-30 | Vergasungsbrenner mit einstellbarem Drall zur Anpassung an wechselnde Betriebsparameter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102007015537B4 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011082306A1 (de) | 2011-09-07 | 2013-03-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Brenner mit stufenlos variierbarem Drall mittels Ringraum |
DE102011082305A1 (de) | 2011-09-07 | 2013-03-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Brenner mit stufenlos variierbarem Drall mittels Rohrraum |
CN104888604A (zh) * | 2015-05-28 | 2015-09-09 | 江苏中顺节能科技有限公司 | 一种切向旋流型氨水汽化器 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1014268B (de) * | 1957-08-22 | Seyfntz Dusseldorf Oberkassel Heinrich | Kohlenstaubfeue rung | |
DE1751839A1 (de) * | 1968-08-07 | 1971-08-19 | Siemens Ag | Brenner und Brennkammer fuer gasfoermige,fluessige oder staubfoermige Brennstoffe |
CA2428339A1 (en) * | 2003-05-08 | 2004-11-08 | Mohammad H. Eikani | Process for producing synthesis gas by non-catalytic partial oxidation of natural gas |
-
2007
- 2007-03-30 DE DE102007015537A patent/DE102007015537B4/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1014268B (de) * | 1957-08-22 | Seyfntz Dusseldorf Oberkassel Heinrich | Kohlenstaubfeue rung | |
DE1751839A1 (de) * | 1968-08-07 | 1971-08-19 | Siemens Ag | Brenner und Brennkammer fuer gasfoermige,fluessige oder staubfoermige Brennstoffe |
CA2428339A1 (en) * | 2003-05-08 | 2004-11-08 | Mohammad H. Eikani | Process for producing synthesis gas by non-catalytic partial oxidation of natural gas |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011082306A1 (de) | 2011-09-07 | 2013-03-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Brenner mit stufenlos variierbarem Drall mittels Ringraum |
DE102011082305A1 (de) | 2011-09-07 | 2013-03-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Brenner mit stufenlos variierbarem Drall mittels Rohrraum |
CN104888604A (zh) * | 2015-05-28 | 2015-09-09 | 江苏中顺节能科技有限公司 | 一种切向旋流型氨水汽化器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102007015537B4 (de) | 2009-01-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102013100225B4 (de) | System für Brennstoffeinspritzung zur Vergasung | |
EP0095103B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas durch partielle Oxidation von Kohle-Wasser-Suspensionen | |
DE102005032109B4 (de) | Kohlenstaubbrenner für niedrige NOx-Emissionen | |
DE1646027C3 (de) | Pulver-Flammspritzpistole | |
DE102006030079A1 (de) | Verfahren zur Inbetriebnahme von Flugstrom-Vergasungsreaktoren hoher Leistung mit Kombinationsbrenner und Mehrbrenneranordnung | |
EP1205653A1 (de) | Brennersystem mit gestufter Brennstoff-Eindüsung und Verfahren zum Betrieb | |
EP3294460A1 (de) | Zyklonabscheider sowie festbettvergaser zum erzeugen eines produktgases aus kohlenstoffhaltigen einsatzstoffen mit einem solchen zyklonabscheider | |
DE3933050C2 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Brenners für Drehrohröfen und Brenner hierfür | |
EP0907868B1 (de) | Brenner | |
DE102009006187A1 (de) | Mehrlanzenkombinationsbrenner | |
DE102007015537B4 (de) | Vergasungsbrenner mit einstellbarem Drall zur Anpassung an wechselnde Betriebsparameter | |
WO2007051705A1 (de) | Brennstofflanze | |
EP2410276B1 (de) | Brenner | |
DE3123866C2 (de) | Kohlenstaubbrenner | |
DE102007021925B4 (de) | Kompakt-Kohlenstaubbrenner | |
EP0508164B1 (de) | Vorrichtung zur Regelung der Menge und/oder des Mischungsverhältnisses eines Brenngas-Luft-Gemisches | |
DE102011082305A1 (de) | Brenner mit stufenlos variierbarem Drall mittels Rohrraum | |
DE102004059679B4 (de) | Rundbrenner zur Verbrennung von staubförmigem Brennstoff | |
DE2226621C3 (de) | Zerstäubungsbrenner | |
DE3047734A1 (de) | Brenner zum vermischen einzelner einsatzstroeme zur bildung eines mehrphasengemisches zur umsetzung in einem partialoxidations-gaserzeuger | |
DE19860479C1 (de) | Brenner für die partielle Oxidation von flüssigen, kohlenstoffhaltigen Brennstoffen | |
DE202009000860U1 (de) | Kompaktlanzenbrenner | |
DE102011082306A1 (de) | Brenner mit stufenlos variierbarem Drall mittels Ringraum | |
DE102009005855B4 (de) | Kompaktlanzenbrenner | |
EP1200338B1 (de) | Brenner für die partielle oxidation von flüssigen, kohlenstoffhaltigen brennstoffen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SIEMENS ENERGY GLOBAL GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, 80333 MUENCHEN, DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |