DE102010051489A1 - Solid fuel burner for rotary kiln, has swirl vane facing end of burner tube that has pre-combustion and main combustion portions with holes for controlled oxygen supply, nitrogen oxide reduction and for preventing caking of residues - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Feststoffbrenner mit einem im Wesentlichen hohlzylindrischen Brennraum, welcher eine Kühlummantelung besitzt, einer stirnseitig angeordneten Brenngutzuführung, einem am Brennraumausgang im Wesentlichen radial zur Brennraumlängsachse angeordneten Ascheaustrag, einem konzentrisch an den Brennraum sich anschließenden oder teilweise in diesen hinein reichenden, bezogen auf den Brennraum durchmesserreduzierten Brennerrohr sowie Mitteln zur Durchmischung des Brennguts im Brennraum gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a solid fuel burner with a substantially hollow cylindrical combustion chamber, which has a cooling jacket, a front side arranged Brenngutzuführung, arranged at the combustion chamber outlet substantially radially to the combustion chamber longitudinal axis ash discharge, a concentric to the combustion chamber subsequent or partially reaching into this, based on the Combustion reduced diameter burner tube and means for mixing the combustible material in the combustion chamber according to the preamble of
Aus der
Bei der vorstehend geschilderten Konstruktion ist ein erheblicher Aufwand zur Ausbildung eines Drehrohrs einschließlich Spiralen zum Schlackeaustrag erforderlich, den es zu vermeiden gilt.In the construction described above, a considerable effort is required to form a rotary tube including spirals for slag discharge, which must be avoided.
Diesbezüglich wurde in der
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, einen weiterentwickelten Feststoffbrenner mit einem im Wesentlichen hohlzylindrischen Brennraum, welcher eine Kühlummantelung besitzt, anzugeben, welcher ohne Mittel zum Fördern von Asche oder Schlacke aus dem Brennraum auskommt und welcher durch eine gezielte Verbrennungsluftzuführung über einen reduzierten Ausstoß von Stickoxiden verfügt, wobei die Konstruktion insgesamt kostengünstig herstellbar und wartungsfreundlich zu gestalten ist.From the foregoing, it is therefore an object of the invention to provide an advanced solid fuel burner with a substantially hollow cylindrical combustion chamber, which has a cooling jacket, which manages without means for conveying ash or slag from the combustion chamber and which by a targeted combustion air supply via a reduced output of nitrogen oxides, the design is overall inexpensive to manufacture and easy to maintain.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch einen Feststoffbrenner gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.The object of the invention is achieved by a solid fuel burner according to the combination of features according to
Es wird demnach von einem Feststoffbrenner mit einem im Wesentlichen hohlzylindrischen Brennraum ausgegangen, welcher eine Kühlummantelung besitzt. Der Brennraum weist eine stirnseitig angeordnete Brenngutzuführung und einen am Brennraumausgang im Wesentlichen radial zur Brennraumlängsachse angeordneten Ascheaustrag auf. Weiterhin ist ein konzentrisch an den Brennraum sich anschließendes oder teilweise in diesen hinein reichendes Brennerrohr vorhanden, das einen bezogen auf den Brennraum reduzierten Durchmesser besitzt. Auch sind Mittel zur Durchmischung des Brennguts im Brennraum realisiert.It is therefore assumed that a solid fuel burner with a substantially hollow cylindrical combustion chamber, which has a cooling jacket. The combustion chamber has a front end arranged Brenngutzuführung and a at the combustion chamber exit substantially radially to the combustion chamber longitudinal axis arranged ash discharge. Furthermore, a burner tube which adjoins the combustion chamber in a concentric manner or partially extends into it and which has a reduced diameter relative to the combustion chamber. Also, means for mixing the combustible material are realized in the combustion chamber.
Erfindungsgemäß ist im zum Brennraum weisenden Ende des Brennerrohrs, und zwar möglichst dicht zum Brennraum hin, ein Drallkörper, insbesondere ausgebildet als Drallflügel, vorhanden.According to the invention, in the combustion chamber facing the end of the burner tube, and as close as possible to the combustion chamber out, a swirl body, in particular designed as swirl vanes, available.
Im Brennerrohr ist ein Vorverbrennungsabschnitt und ein Hauptverbrennungsabschnitt vorhanden und es sind Durchbrüche oder Lochreihen im Brennerrohr befindlich, deren Anzahl und/oder Durchtrittsflächen sich vom Vorverbrennungsabschnitt zum Hauptverbrennungsabschnitt zum Zweck der gesteuerten Sauerstoffzuführung und gleichzeitiger Kühlung, Stickoxidreduzierung sowie zum Verhindern des Anbackens von Verbrennungsrückständen erhöht. Dabei steigt die Anzahl und/oder die Durchtrittsfläche stetig oder unstetig im Brennerrohr an. Dort, wo das den Drallkörper aufnehmende Ende des Brennerrohrs über dem Ascheauffang- und -austragsraum befindlich ist, sind keine Durchbrüche oder Lochreihen vorgesehen.In the burner tube, there is a pre-combustion section and a main combustion section, and there are apertures or rows of holes in the burner tube whose number and / or passage areas increase from the pre-combustion section to the main combustion section for the purpose of controlled oxygen supply and simultaneous cooling, nitrogen oxide reduction, and prevention of combustion residue caking. The number and / or the passage area increases steadily or discontinuously in the burner tube. Where the swirling body receiving end of the burner tube is located above the ash collecting and -austragsraum, no openings or rows of holes are provided.
Ausgestaltend ist das Brennerrohr von einem Flammrohr umgeben, wobei die Sauerstoffzuführung über den Abstandshohlraum zwischen Brenner- und Flammrohr erfolgt. Zum Einblasen von Luftsauerstoff ist ein Gebläse am Flammrohr angekoppelt.Ausgestaltend the burner tube is surrounded by a flame tube, wherein the oxygen supply via the spacer cavity between the burner and flame tube takes place. For blowing in atmospheric oxygen, a fan is coupled to the flame tube.
Im Bereich des Drallkörpers ist eine rohrförmige, im Wesentlichen zentrische Zuführung für Rezirkulationsluft bzw. zur Abgasrückführung ausgebildet.In the region of the swirl body, a tubular, substantially centric feed for recirculation air or for exhaust gas recirculation is formed.
Am zum Brennerrohr reichenden Ende des Brennraums ist eine Staufläche oder eine Stauplatte zum Rückhalten des Brennguts vorgesehen.At reaching the burner tube end of the combustion chamber, a storage area or a baffle plate for retaining the combustible material is provided.
Durch die Ankopplung einer Brennstoffzufuhrschnecke am aufgabeseitigen Ende des Brennraums wird Brenngut nachgefördert und gleichzeitig Asche über die Staufläche oder Stauplatte in einen sich in Förderrichtung anschließenden Aschekasten geleitet, wobei im Aschekasten eine Ascheaustragsförderschnecke vorgesehen ist. By coupling a fuel supply screw at the feed side end of the combustion chamber, fuel is nachgefördert and simultaneously passed ash over the storage area or baffle plate in an adjoining in the conveying direction ash box, wherein in the ash box an ash discharge auger is provided.
In Längsrichtung im Brennraum verläuft eine rotierende Welle mit radial orientierten Armen zur Brenngutdurchmischung. Im bzw. am stirnseitigen Brenngutaufgabebereich des Brennraums befindet sich ein Zündföhn, um die Verbrennung und Vergasung des Brennguts, z. B. in Form von Pellets einzuleiten.In the longitudinal direction in the combustion chamber extends a rotating shaft with radially oriented arms for Brenngutdurchmischung. In or on the front side Brenngutaufgabebereich the combustion chamber is a Zündföhn to the combustion and gasification of the combustible material, eg. B. initiate in the form of pellets.
Im Brennraum wird zunächst eine Vergasung des Brennguts bei Temperaturen von ≤ 800°C eingeleitet, wobei mittels unterhalb des Brennraums angeordneten Luftkammern der Restsauerstoffgehalt im Brennraum auf ca. 6 Vol.-% eingestellt ist. Zur Luftzuführung weist der Brennraum zu den Luftkammern gerichtete Öffnungen oder Durchbrüche auf, deren Abmessungen so gewählt sind, dass das Brenngut sicher zurückgehalten wird. Die Temperatur im Vorverbrennungsabschnitt im Brennerrohr ist nur unwesentlich höher eingestellt als die Temperatur im Brennraum, wobei im Hauptverbrennungsabschnitt über eine weitere Sauerstoffzuführung die Temperatur auf einen Wert zwischen ca. 1100°C bis 1300°C bei λ = ca. 1,4 eingestellt ist.In the combustion chamber, a gasification of the combustible material is first introduced at temperatures of ≦ 800 ° C., wherein the residual oxygen content in the combustion chamber is set to about 6% by volume by means of air chambers arranged below the combustion chamber. For air supply, the combustion chamber to the air chambers directed openings or openings, whose dimensions are chosen so that the kiln is securely held back. The temperature in the pre-combustion section in the burner tube is set only slightly higher than the temperature in the combustion chamber, wherein in the main combustion section via another oxygen supply, the temperature is set to a value between about 1100 ° C to 1300 ° C at λ = about 1.4.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Möglichkeit, die Förderschnecke zur Brenngutzuführung antriebsseitig mit der Welle zur Brenngutdurchmischung zu koppeln, um zusätzliche Antriebsmittel einzusparen.In one embodiment of the invention, it is possible to couple the auger for Brenngutzuführung drive side with the shaft for Brenngutdurchmischung to save additional drive means.
Die Kühlung des Brennraums erfolgt über eine Ummantelung mit Hilfe eines Außenrohrs und dazwischen strömender Kühlflüssigkeit.The cooling of the combustion chamber via a jacket by means of an outer tube and cooling fluid flowing therebetween.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme einer Figur näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to an embodiment and with the aid of a figure.
Die Figur zeigt hierbei einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Brenneranordnung.The figure shows a longitudinal section through the burner assembly according to the invention.
Der Feststoffbrenner gemäß Ausführungsbeispiel weist zunächst einen Brennraum, gebildet durch ein Innenrohr
An einem stirnseitigen Ende des Innenrohrs
In Längsachsenrichtung des Innenrohrs
Das Innenrohr
Unterhalb des Brennraums sind Luftkammern
Am dem Aufgabebereich gegenüberliegenden stirnseitigen Ende des Brennraums ist eine Stauplatte
Ein Brennerrohr
Die Anzahl und/oder die Durchtrittsflächen der Lochreihen
Beim gezeigten Beispiel befindet sich im Bereich A eine radial umlaufende Lochreihe
Das Brennerrohr
Im Bereich des Drallkörpers
Die Betriebsweise des erfindungsgemäßen Feststoffbrenners gestaltet sich wie folgt.The mode of operation of the solid fuel burner according to the invention is as follows.
In einer ersten Phase werden über die Förderschnecke
Die anschließende Phase ist dadurch gekennzeichnet, dass das Brenngas über den Drallkörper
Die abschließende Verbrennungsphase findet im ausgangsseitigen Bereich des Brennerrohrs
Die Luftzuführung über die Doppelwandanordnung
Für eine Verbesserung der Luftzuführung im sogenannten Kernstrom, der stark CO-haltig ist, können noch Radialrohre im Bereich des Brennerrohrs
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Förderschnecke für BrennstoffzufuhrFeed screw for fuel supply
- 22
- Achse des MischwerksAxis of the mixer
- 33
- Innenrohrinner tube
- 44
- Außenrohrouter tube
- 55
- Revisionsöffnunginspection opening
- 66
- Luftkammerair chamber
- 77
- Förderschnecke zum AscheaustragAuger to the ash discharge
- 88th
- Drallflügelswirl unit
- 99
- Brennerrohrburner tube
- 1010
- Gebläse zur Zuführung von SekundärluftBlower for supplying secondary air
- 1111
- Flammrohrflame tube
- 1212
- ZündföhnZündföhn
- 1313
- AbgasrückführungExhaust gas recirculation
- 1414
- Öffnungopening
- 1515
- Armpoor
- 1616
- Stauplattebaffle plate
- 1717
- Aschekastenash tray
- 18; 1918; 19
- Lochreiherow of holes
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102007017101 A1 [0002] DE 102007017101 A1 [0002]
- DE 102007039273 A1 [0004] DE 102007039273 A1 [0004]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20131005 |
|
R084 | Declaration of willingness to licence | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |