DE1185758B

DE1185758B - Swing burner arrangement for boiler furnaces and processes for their operation

Info

Publication number: DE1185758B
Application number: DEST15243A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karl Schaeff
Original assignee: Steinkohlen Elektrizitat AG
Current assignee: Steinkohlen Elektrizitat AG
Priority date: 1959-06-16
Filing date: 1959-06-16
Publication date: 1965-01-21

Description

Schwingbrenneranordnung für Kesselfeuerungen und Verfahren zu deren Betrieb Kesselfeuerungen sind vielfach mit Brennrohren ausgestattet, die als Vorbrennkammer dienen und mit einer stationären Brennmittelströmung beaufschlagt sind. Dabei können die Brennrohre zueinander parallel oder auch im Winkel gegeneinander angeordnet sein, so daß sich die Abgasströmungen der Brennrohre im nachgeschalteten Feuerraum im Parallelstrom oder im Kreuzstrom miteinander vermischen. Um die Verbrennungstemperaturen der Brennrohre in bestimmten Grenzen zu halten, weist das Verbrennungsgemisch entweder Luftüberschuß oder Luftmangel auf, wobei es wegen der stationären Beaufschlagung auch keine Schwierigkeiten bereitet. das Brennrohrabgas im Feuerraum auf etwa stöchiometrisches Brennmittel-Sauerstoff-Verhältnis einzustellen, was für einen guten Wirkungsgrad der Verbrennung notwendig ist.Oscillating burner arrangement for boiler firing and processes for their Operation Boiler furnaces are often equipped with combustion tubes, which act as a pre-combustion chamber serve and are acted upon by a steady flow of fuel. Here you can the combustion tubes are arranged parallel to one another or at an angle to one another so that the exhaust gas flows from the combustion tubes in the downstream combustion chamber Mix with one another in parallel flow or in cross flow. About the combustion temperatures The combustion mixture either has to keep the combustion tubes within certain limits Excess or lack of air, it being because of the stationary admission also does not cause any difficulties. the combustion tube exhaust gas in the combustion chamber to approximately stoichiometric Adjust the fuel-oxygen ratio, which is good for efficiency incineration is necessary.

In den letzten Jahren wurden nun die Kesselleistungen immer mehr gesteigert, was u. a. auch zu einer entsprechend hohen Feuerraumbelastung führt. Zu diesem Zweck betreibt man die Brennrohre nicht mit einer stationären Beaufschlagung, sondern als Stoßwellenrohre, die in der Technik als sogenannte »Schmidtrohre« oder »Schwingrohre« bekanntgeworden sind. In einem solchen Schwingrohr findet eine schwingende Verbrennung des Brennstoffes statt. wobei die Zündung selbsttätig erfolgt. In derartigen Schwingrohren können sowohl Brenngase als auch feste Brennstoffe verbrannt werden. Für stationär betriebene Brennerrohre und für Schwingrohre gelten in mancher Hinsicht ähnliche Voraussetzungen. beispielsweise bezüglich ihrer gegenseitigen Anordnung und der chemischen Reaktionen bei der Verbrennung. Es sind dementsprechend Schwingrohranordnungen bekannt. bei denen die Schwingrohre in zueinander parallelen Reihen angeordnet sind. Ferner ist es bekannt, die Schwingrohre mit einem Verbrennungsgemisch zu betreiben, in dem Sauerstoffmangel herrscht. Andererseits darf aber nicht verkannt werden, daß die instationäre Betriebsweise von Schwingrohranordnungen die Regelungsfähigkeit des Systems vergleichsweise zum stationären Betrieb erheblich einschränkt.In recent years, the boiler output has been increased more and more, what i.a. also leads to a correspondingly high combustion chamber load. To this end if the combustion tubes are not operated with a stationary admission, but as shock wave tubes, which are known in technology as so-called "Schmidt tubes" or "oscillating tubes" have become known. An oscillating combustion takes place in such an oscillating tube of the fuel. the ignition takes place automatically. In such oscillating pipes Both fuel gases and solid fuels can be burned. For stationary operated burner tubes and for oscillating tubes apply in some respects similarly Requirements. for example with regard to their mutual arrangement and the chemical reactions during combustion. Accordingly, there are oscillating tube arrangements known. in which the oscillating pipes are arranged in mutually parallel rows. It is also known to operate the oscillating pipes with a combustion mixture, in which there is a lack of oxygen. On the other hand, it must not be misunderstood that the unsteady mode of operation of oscillating tube assemblies the control capability of the system in comparison to stationary operation.

Die Erfindung betrifft eine Schwingbrenneranordnung für Kesselfeuerungen, bei welcher die Brennrohre zu mehreren Gruppen zusammengefaßt sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schwingbrenneranordnung der genannten Gattung in der Weise zu gestalten, daß die Betriebsweise der Schwingbrenneranordnung auf einfache Weise unterschiedlichen Belastungen der Kesselfeuerung angepaßt werden kann, wobei jedoch in den einzelnen Schwingrohren mit möglichst günstigen Brennbedingungen gearbeitet werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, die Schwingbrenner in konzentrische Kreise bildenden Gruppen anzuordnen, wobei die Gruppen untereinander oder die Schwingbrenner innerhalb der Gruppen mit unterschiedlichen Luftzahlen betreibbar sind.The invention relates to a vibrating burner arrangement for boiler firing, in which the combustion tubes are combined into several groups. The invention is based on the object of a vibratory burner arrangement of the type mentioned in to make the way that the operation of the oscillating burner assembly is easy Way can be adapted to different loads of the boiler, whereby however, working in the individual oscillating tubes with the most favorable burning conditions possible can be. To solve this problem, the invention proposes the oscillating burner Arrange in groups forming concentric circles, with the groups below each other or the oscillating burners within the groups can be operated with different air ratios are.

Das Verfahren nach der Erfindung zum Betrieb von Schwingbrenneranordnungen ist dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schwingbrenner entweder durch sehr hohen Luftüberschuß oder auch durch Beimischen von Inertgasen (Rauchgasen) oder von Gasen mit geringem Heizwert oder durch hohen Luftmangel mit einer niedrigen Verbrennungstemperatur betrieben und die Rauchgase bei ihrer Durchmischung mit den Rauchgasen der anderen Schwingrohre zur Nachverbrennung gebracht werden. Dabei wird vorzugsweise so vorgegangen, daß durch entsprechende Wahl der Luftüberschuß bzw. LuftunterschuBzahlen in den einzelnen Schwingbrennern die Nachverbrennung der Rauchgase im Feuerraum in Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses durchgeführt wird. Bei Belastungsänderungen werden zweckmäßig gleichzeitig die Brennstoffmenge und die Luftverhältniszahlen bzw. die Beimischung von Gasen geregelt, um eine gleichmäßige Temperatur in den Schwingbrennern zu erzielen.The method according to the invention for operating oscillating burner assemblies is characterized in that the individual oscillating burners either by very high excess air or by adding inert gases (flue gases) or of gases with a low calorific value or due to a high lack of air with a low Combustion temperature operated and the flue gases in their mixing with the Flue gases from the other oscillating pipes are brought to afterburning. It will preferably proceeded in such a way that the appropriate choice of excess air or Air deficits in the individual oscillating burners reduce the afterburning of the flue gases is carried out in the furnace close to the stoichiometric ratio. at Load changes are expediently at the same time the amount of fuel and the Air ratios or the admixture of gases regulated to ensure a uniform To achieve temperature in the oscillating burners.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es mit der vorgeschlagenen Anordnung der Schwingrohre zu einzelnen Gruppen gelingt, in dem nachgeschalteten Feuerraum eine gute Vermischung der Schwingrohrabgase und damit eine gute Nachverbrennung des Brennstoffes zu gewährleisten, der aus den mit Luftmangel gefahrenen Schwingrohren stammt. Die erforderlichen Luftmengen werden dabei von den benachbarten, mit Luftüberschuß betriebenen Schwingrohren geliefert. so daß insgesamt sich im Feuerraum ein etwa stöchiometrisches Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis einstellt. Belastungsänderungen des Kessels und damit auch Belastungsänderungen der Schwingrohre werden durch Regelung der Luftverhältniszahlen in den Schwingrohren ausgeglichen, so daß bei sinkender Belastung das Luftverhältnis in den mit Luftüberschuß gefahrenen Rohren verringert und in den mit Luftmangel gefahrenen Rohren vergrößert wird. Auch die Beimischung von Inertgasen kann verändert werden. Dadurch ist es möglich, die Schwingrohre selbst bei möglichst gleicher Temperatur zu fahren. Im Schwachlastpunkt sind daher sämtliche Schwingrohre näher am stöchiometrischen Verhältniswert zu fahren als bei Vollast des Kessels.The invention is based on the knowledge that it is with the proposed Arrangement of the oscillating pipes to individual groups succeeds in the downstream Combustion chamber a good mixing of the oscillating pipe exhaust gases and thus a good afterburning of the fuel from the oscillating pipes driven with a lack of air originates. The required amounts of air are thereby from the neighboring, with excess air powered oscillating tubes. so that a total of about sets the stoichiometric oxygen-fuel ratio. Load changes of Boiler and thus also changes in the load on the oscillating pipes are regulated by regulation the air ratios are balanced in the oscillating pipes, so that when the Load reduces the air ratio in the pipes driven with excess air and is enlarged in the pipes driven with a lack of air. Also the admixture of inert gases can be changed. This makes it possible to use the oscillating pipes themselves to drive at the same temperature as possible. All of them are therefore in the low load point To run the oscillating pipes closer to the stoichiometric ratio value than at full load of the boiler.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen mit Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 in schematischer Seitenansicht eine Kesselfeuerung mit vorgeschalteter Schwingrohranordnung, die aus zwei auf gleicher Höhe angeordneten, auf konzentrischen Kreisen liegenden Gruppen besteht, F i g. 2 einen waagerechten Schnitt in der Ebene A -A durch die Schwingrohranordnung nach F i g. 1., F i g. 3 in schematischer Seitenansicht eine Kesselfeuerung mit vorgeschalteter Schwingrohranordnung, deren auf konzentrischen Kreisen angeordnete Gruppen in verschiedenen Ebenen liegen.In the following the invention is explained in more detail with reference to the drawings with exemplary embodiments. It shows F i g. 1 shows a schematic side view of a boiler furnace with an upstream oscillating pipe arrangement, which consists of two groups arranged at the same height and lying on concentric circles, FIG. 2 shows a horizontal section in the plane A -A through the oscillating tube arrangement according to FIG. 1., Fig. 3 shows a schematic side view of a boiler furnace with an upstream oscillating pipe arrangement, the groups of which are arranged on concentric circles and lie in different planes.

Die in den Figuren dargestellte Kesselfeuerung ist in an sich bekannter Weise aufgebaut und bedarf daher bezüglich der Einzelheiten nicht der näheren Beschreibung. Dem Feuerraum 1 sind Schwingrohre vorgeschaltet, die eine Schwingrohranordnung 2 bilden. Diese besteht im dargestellten Falle aus zwei Schwingrohrgruppen 2 a bzw. 2 b, wobei jede Gruppe auf einem Kreis angeordnet ist und die beiden Kreise zueinander konzentrisch liegen.The boiler furnace shown in the figures is constructed in a manner known per se and therefore does not require a more detailed description with regard to the details. Oscillating pipes are connected upstream of the combustion chamber 1 and form an oscillating pipe arrangement 2. In the case shown, this consists of two oscillating tube groups 2 a and 2 b, each group being arranged on a circle and the two circles being concentric with one another.

Die konzentrischen Kreise können in einer Ebene (F i g. 1) oder in verschiedenen Ebenen (F i g. 2) angeordnet sein. Vorzugsweise wird beim Betrieb der Schwingrohranordnung so vorgegangen, daß die Schwingrohre einer Gruppe alle in gleicher Weise betrieben werden, wobei die eine Schwingrohrgruppe mit Luftüberschuß und die andere Schwingrohrgruppe mit Luftunterschuß gefahren wird. Es kann sich aber auch empfehlen, die einzelnen Schwingrohre einer Gruppe in abwechselnder Folge mit Luftüberschuß bzw. Luftunterschuß zu betreiben. In beiden Fällen ist es unschwer möglich, im Feuerraum 1 eine etwa stöchiometrische Nachverbrennung herbeizuführen, wobei der Brennstoff aus den mit Luftüberschuß betriebenen Rohren mit der Luft verbrennt, die aus den mit Luftüberschuß betriebenen Rohren stammt. Der Feuerraum 1 selbst kann als Schmelzfeuerung oder als Granulierfeuerung ausgebildet sein. Die Anzahl der Schwingrohrgruppen und die Anzahl der Schwingrohre jeder Gruppe wird entsprechend dem Nennwert der jeweiligen Kesselleistung gewählt.The concentric circles can be in a plane (FIG. 1) or in different levels (F i g. 2) be arranged. Preferably when operating the oscillating tube assembly proceeded so that the oscillating tubes of a group all be operated in the same way, the one oscillating tube group with excess air and the other oscillating tube group is driven with too little air. It can but also recommend using the individual oscillating tubes of a group in alternating order to operate with excess or deficiency of air. In both cases it is not difficult possible to bring about an approximately stoichiometric afterburning in combustion chamber 1, the fuel from the pipes operated with excess air burns with the air, which comes from the pipes operated with excess air. The combustion chamber 1 itself can be designed as a melting furnace or as a granulating furnace. The number of the oscillation pipe groups and the number of the oscillation pipes of each group will be corresponding the nominal value of the respective boiler output.

Claims

Claims: 1. Oscillating burner arrangement for boiler firing, in which the combustion tubes are combined into groups, thereby. marked, that the individual groups are arranged in concentric circles and with different Air numbers are operable.

2. Procedure for the operation of oscillating burner arrangements according to claim 1, characterized in that the individual oscillating burners through very high excess of air or by adding inert gases (flue gases) or gases with a low calorific value or due to lack of air with a low combustion temperature operated and the flue gases as they mix with the flue gases of the other Oscillating pipes are brought to afterburning.

3. The method according to claim 2, characterized in that by appropriate choice of the excess or deficit numbers of air for the operation of the individual oscillating burners the afterburning of the flue gases in Proximity of the stoichiometric ratios is performed.

4. The method according to claims 2 and 3, characterized in that when the load changes, the amount of fuel and the air ratios or the admixture of gases in the individual oscillating burners is regulated to a uniform temperature in the oscillating burners at the same time. Considered publications: German Patent Nos. 716 716, 933 651, 960 223, 971242; German Auslegeschriften Nos. 1008 859, 1055 739; U.S. Patent No. 1647,727; Book G umz: "Die Luftvorwärmung im Dampfkesselbetrieb", 1927, Verlag Otto Spamer, Leipzig, p. 46ff .; Book J. K ru s ch ik: "Die Gasturbine", 1952, Verlag Springer, Vienna, p. 57; Older patents considered: German Patent No. 974 945.