DE1102333B

DE1102333B - Process for burning a solid, grainy, low-ash fuel in a cyclone furnace

Info

Publication number: DE1102333B
Application number: DED21193A
Authority: DE
Inventors: Warnie L Sage; Artur J Gram
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1954-09-07
Filing date: 1955-08-31
Publication date: 1961-03-16

Description

Verfahren zum Verbrennen eines festen, körnigen, aschearmen Brennstoffes in einer Zyklonfeuerung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen eines festen, körnigen Brennstoffes, der nur geringe Aschenmengen enthält oder dessen Asche schwer schmelzbar ist, in einer Zyklonfeuerung unter Zugabe eines unverbrennlichen Stoffes, welcher bei Betriebstemperatur der Muffel flüssig ist, und besteht darin, daß ein Teil der aus der Feuerung abfließenden Schlacke, gegebenenfalls nach Kühlung und Körnung, dem in die Muffel einzuführenden unverbrennlichen Stoffe beigemischt wird.Process for burning a solid, granular, low-ash fuel in a cyclone furnace The invention relates to a method for burning a solid, granular fuel that contains only small amounts of ash or its Ash is difficult to melt in a cyclone furnace with the addition of an incombustible one Substance, which is liquid at the operating temperature of the muffle, and consists of that part of the slag flowing out of the furnace, if necessary after cooling and grain, mixed with the incombustible substances to be introduced into the muffle will.

Es gibt natürliche und künstlich erzeugte feste Brennstoffe, welche nur einen geringen Aschegehalt haben oder deren Asche auch bei den in einer Zyklonfeuerung üblichen Temperaturen nicht flüssig ist. Zu ihnen gehören manche Harthölzer sowie Rückstände der Erdölverarbeitung, gewöhnlich als Petroleumkoks bezeichnet. Dieser Protroleumkoks kann in dieser Beziehung als der ungeeignetste Brennstoff bezeichnet werden, denn er enthält nur etwa 1 % Asche, fällt in einer Körnung an, die zu klein ist, um ihn auf Rostfeuerungen zu verbrennen, und zu grob, um ihn wie Brennstaub in der Schwebe zu verbrennen. Dazu ist dieser Petroleumkoks so hart, daß eine Mahlung kaum wirtschaftlich sein würde, und hat einen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen von nur 1 bis 7n/o, wodurch seine Zündtemperatur sehr hoch liegt. Dieser Protroleumkoks fällt jedoch als Nebenprodukt in so großen Mengen an, daß seine wirtschaftliche Verwendung notwendig ist. Deshalb ist das nachstehend beschriebene Verfahren zuerst für die Verbrennung dieses Brennstoffes angewandt worden und die Betriebsweise der an sich bekannten Zyklonfeuerung ist diesen Notwendigkeiten angepaßt worden.There are natural and man-made solid fuels, which only have a low ash content or their ashes even with those in a cyclone furnace normal temperatures is not liquid. They include some hardwoods as well Residues from petroleum processing, commonly known as petroleum coke. This Protoleum coke can be described as the most unsuitable fuel in this regard because it only contains about 1% ash, the grain size is too small is to be burned on grate fires and too coarse to be burnt like dust to burn in the balance. In addition, this petroleum coke is so hard that it can be ground would hardly be economical and has a volatile content from only 1 to 7n / o, whereby its ignition temperature is very high. This protoleum coke However, it is produced as a by-product in such large quantities that its economic Use is necessary. Therefore, the procedure described below is first for the combustion of this fuel and the operation of the cyclone firing known per se has been adapted to these requirements.

Die Zyklonfeuerung ist für die Verbrennung eines solchen Brennstoffes besonders geeignet, weil der körnige Brennstoff von dem flüssigen Schlackenbelag der Wände festgehalten wird, bis er verbrannt ist, ohne daß die schnelle Verbrennung der gasförmigen Bestandteile behindert wird. Wenn jedoch der feste Brennstoff keine Asche enthält oder seine Asche bei der Feuerraumtemperatur nicht flüssig wird, kann der Brennstoff von den Feuerraumwänden nicht festgehalten werden. Auch würde der harte Koks die feuerfeste Schutzschicht der Wände rasch abschmirgeln und dann die Wände der Kühlrohre selbst angreifen. Ähnlich ist es, wenn der Brennstoff einen für feste Brennstoffe ungewöhnlich kleinen Gehalt an Asche hat, wie der lo/oige Aschegehalt des Petroleumkokses.The cyclone combustion is for the combustion of such a fuel particularly suitable because the granular fuel comes from the liquid slag coating the walls are held in place until it is burned without the rapid burn the gaseous constituents is hindered. However, if the solid fuel is no Contains ash or its ash does not become liquid at the combustion chamber temperature the fuel is not held by the walls of the combustion chamber. Also would hard coke quickly sand the refractory protective layer of the walls and then the Attack the walls of the cooling tubes themselves. It is similar when the fuel makes one has an unusually small ash content for solid fuels, like the lo / oige Ash content of petroleum coke.

Es ist bekannt, mit dem Brennstaub einen unverbrennbaren Stoff, ein sogenanntes Flußmittel, in die Muffel einzuführen, der bei Betriebstemperatur flüssig ist. Er wird am besten in körniger Form in die Muffel eingeführt, und zwar so, daß er von den Luftströmen mitgenommen und von der Fliehkraft an die Zylinderwand gedrängt wird, wobei er zunächst möglichst weit vom Feuergas-Austritt und vom Abflußloch der Schlacke entfernt sein soll. Dieser flüssige oder flüssig werdende Stoff wird die Wirkung der Schlacke ersetzen und den körnigen Petroleumkoks an den Wänden festhalten.It is known that fuel dust is an incombustible substance So-called flux to be introduced into the muffle, which is liquid at operating temperature is. It is best introduced into the muffle in granular form, in such a way that it was carried along by the air currents and pushed against the cylinder wall by centrifugal force is, initially as far as possible from the fire gas outlet and from the drainage hole the slag should be removed. This liquid or liquefying substance becomes replace the effect of the slag and keep the granular petroleum coke on the walls.

Es sind nur wenige Stoffe, welche bei der Betriebstemperatur der Muffel die gewünschten Eigenschaften aufweisen, denn der Stoff darf dabei weder dünnflüssig noch teigig sein, er muß etwas klebrig sein und schwerer als Koks, damit er diesen nicht umhüllt. Ein geeigneter Stoff wären die Schlacken der meisten festen Brennstoffe, doch wäre es notwendig, für sie besondere Behälter, Zuteiler und Förderer aufzustellen. Wenn der Brennstoff durch eigene Wärmeentwicklung nicht fähig ist, die Zündtemperatur oder die für die Schlackenschmelzung erforderliche Feuerraumtemperatur aufrechtzuerhalten, wird man gezwungen sein, einen Hilfsbrennstoff mit zu verbrennen, wie Gas oder ö1. Man kann ihm dann den unverbrennlichen Stoff beimischen.There are only a few substances, which at the operating temperature of the muffle have the desired properties, because the fabric must not be thin still be doughy, it has to be a bit sticky and heavier than coke to make it not enveloped. A suitable material would be the slag of most solid fuels, but it would be necessary to set up special containers, distributors and conveyors for them. If the fuel is not capable due to its own heat generation, the ignition temperature or to maintain the furnace temperature required for slag melting, you will be forced to burn an auxiliary fuel, such as gas or oil. You can then mix the incombustible substance into it.

Der Antransport des unverbrennlichen Stoffes verursacht, ebenso wie der Abtransport der Schlacke, beträchtliche Kosten. Es wird deshalb ein Teil der abfließenden Schlacke gemäß der Erfindung in die Muffel zurückgeführt. Zwecks leichterer Förderung kann sie zunächst gekühlt und gekörnt werden. Ein hundertprozentiger Kreislauf der Schlacke ist nicht möglich, einerseits, weil Bestandteile der Schlacke gasförmig abziehen, andererseits aber, weil dadurch eine dauernde Anreicherung der Ursprungsschlacke eintreten würde, wodurch bei schwer oder nicht schmelzbarer Schlacke allmählich ein Zustand eintreten würde, der dem zu vermeidenden ähnelt. Außerdem muß, um einen Gleichgewichtszustand zu erreichen, nach erfolgter Verstärkung der Schlackenschicht dauernd so viel Schlacke abgeführt werden als unbrennbarer Hilfsstoff zugeführt wird. Der unbrennbare Hilfsstoff kann, wenn er nicht in Form von Asche an einen Brennstoff gebunden ist, dauernd oder absatzweise, allein, mit Luft, oder gemischt mit einem Brennstoff, in die Muffel eingeführt werden.The transport of the incombustible material causes, as well as the removal of the slag, considerable costs. It therefore becomes part of the flowing back slag according to the invention in the muffle. For the sake of easier To promote it, it can first be cooled and granulated. A hundred percent cycle the slag is not possible, on the one hand, because components of the slag are gaseous subtract, on the other hand, because it is a permanent one enrichment the original slag would occur, making it difficult or impossible to melt Slag would gradually enter a condition similar to that to be avoided. In addition, in order to achieve a state of equilibrium, after amplification has taken place As much slag as incombustible is continuously removed from the slag layer Auxiliary material is supplied. The non-flammable excipient can if it is not in shape of ash is bound to a fuel, continuously or intermittently, alone, with Air, or mixed with a fuel, can be introduced into the muffle.

Eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Einrichtung ist in Abb. 1 im Symmetrieschnitt, in Abb. 2 im Querschnitt senkrecht zur Muffelachse dargestellt.A device suitable for carrying out the procedure is shown in Fig. 1 in symmetry section, in Fig. 2 in cross section perpendicular to the muffle axis.

Die Feuerung hat die bekannte Form der Zyklonfeuerung, bestehend aus der feuerfesten Muffel 1, einem Nachbrennraum 2 und einem Strahlungsraum 3. Die Wände dieser Räume werden von Verdampferrohren 4 des befeuerten Dampferzeugers gebildet, welche in bekannter Weise feuerseitig mit angeschweißten Stiften versehen und mit einer Lage feuerfester Masse 5 abgedeckt sind, während die Rohre nach außen von einer Isolierschicht 6 und einer gasdichten Blechabdeckung 7 umgeben sind. Die Muffel ist mit einer kegeligen Stirnfläche versehen, an welche eine spiralige Lufteinführung 9 anschließt. Das andere Stirnende der Muffel ist kegelstumpfförmig eingestülpt zur Bildung der Feuergas-Austrittsdüse 10. Die flüssige Schlacke gelangt durch die Öffnung 11 in den Nachbrennraum 2 und fließt aus diesem durch die Bodenöffnung 12 und den Schacht 13 unter Luftabschluß in den Wasserbehälter 14. Das durch die Verbrennung des Brennstoffes in der Muffel entstandene Feuergas strömt durch die Düse 10 und den Nachbrennraum 2 zwischen den Rohren des Schlackenfangrostes 15 hindurch in den Strahlungsraum 3 und aus diesem in die nicht dargestellten Berührungszüge des Dampferzeugers.The furnace has the known form of the cyclone furnace, consisting of the refractory muffle 1, an afterburning chamber 2 and a radiation chamber 3. The walls of these rooms are formed by evaporator tubes 4 of the fired steam generator, which are provided with welded pins on the fire side in a known manner and with a layer Refractory mass 5 are covered, while the pipes are surrounded on the outside by an insulating layer 6 and a gas-tight sheet metal cover 7. The muffle is provided with a conical face to which a spiral air inlet 9 connects. The other end of the muffle is tapered in the shape of a truncated cone to form the fire gas outlet nozzle 10. The liquid slag passes through the opening 11 into the afterburning chamber 2 and flows from this through the bottom opening 12 and the shaft 13 with the exclusion of air into the water tank 14. The through the Combustion of the fuel in the muffle resulting fire gas flows through the nozzle 10 and the afterburning chamber 2 between the tubes of the slag grate 15 into the radiation chamber 3 and from there into the non-illustrated contact lines of the steam generator.

Durch die Leitung 16 wird Verbrennungsluft den am Muffelmantel angeordneten Düsen 17 annähernd tangential zugeführt. In diesen Luftstrom wird der aschearme feste Brennstoff eingeführt, und zwar aus einem Bunker 18 mittels des Zuteilers 19 und der Zellenradschleuse 20. Weiter wird der Muffel Zweitluft tangential zugeführt aus einer einfachen oder über die Muffellänge unterteilten Düse 21. Ein dritter Luftstrom tritt durch die Rohrleitung 22 und die Spiraldüse 9 mit gleichgerichtetem Drall wie die Tangentialluft in die Muffel ein.Combustion air is fed approximately tangentially through the line 16 to the nozzles 17 arranged on the muffle jacket. The low-ash solid fuel is introduced into this air stream from a bunker 18 by means of the feeder 19 and the rotary valve 20. Second, the muffle is supplied with secondary air tangentially from a simple nozzle 21 or one that is divided over the length of the muffle. A third air stream passes through the pipeline 22 and the spiral nozzle 9 with a swirl in the same direction as the tangential air into the muffle.

Diese Luftzuführung wird benutzt, um den Hilfsstoff der Muffel zuzuführen, der aus dem Vorratsbehälter 23 mit Hilfe eines Zuteilers 24 und einer Zellenradschleuse 25 in das Rohr 26 eingeworfen wird, welches in das Luftrohr 22 mündet. Soll als Hilfsstoff Schlacke der Feuerung selbst benutzt werden, so wird nach Bedarf ein Teil der in dem Behälter 14 anfallenden gekörnten Schlacke mittels einer Förderschnecke 27 abgezogen und in den Trichter 28 eingeworfen, aus dem sie in das Luftförderrohr 29 einfällt, das über dem Behälter 23 ausmündet. Durch das Rohr 30 und den Brenner 31 kann der Muffel gegebenenfalls Öl oder Brenngas zugeleitet werden zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Temperaturen in der Muffel.This air supply is used to supply the auxiliary material to the muffle, from the storage container 23 with the aid of a feeder 24 and a rotary valve 25 is thrown into the tube 26 which opens into the air tube 22. Should as Auxiliary slag from the furnace itself can be used as required Part of the granular slag accumulating in the container 14 by means of a screw conveyor 27 withdrawn and thrown into the funnel 28, from which they are in the air delivery pipe 29 occurs, which opens out above the container 23. Through the pipe 30 and the burner 31, the muffle can optionally be supplied with oil or fuel gas to maintain it the required temperatures in the muffle.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method of burning a solid, granular Fuel that contains only small amounts of ash or whose ash is difficult to melt is, in a cyclone furnace with the addition of an incombustible substance, which at operating temperature -the muffle is liquid, characterized in that a Part of the slag flowing out of the furnace, possibly after cooling and Grit, which is added to the incombustible substances to be introduced into the muffle.

2. The method according to claim 1, characterized in that the incombustible substance is introduced into the muffle together with an auxiliary fuel.

3. Procedure according to claim 1, characterized in that the incombustible substance as possible is introduced into the muffle far from the flue gas outlet. Into consideration Printed documents: Swiss patent specification No. 99 928.