DE1451580B2

DE1451580B2 - MULTI-STAGE MELT CHAMBER FIRING FOR A STEAM GENERATOR

Info

Publication number: DE1451580B2
Application number: DE19641451580
Authority: DE
Priority date: 1964-03-17
Filing date: 1964-03-17
Publication date: 1971-09-30
Also published as: DE1451580A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrstufige Schmelzkammerfeuerung für einen Dampferzeuger mit rotationssymmetrischer Ausbildung der Schmelzkammer um eine lotrechte Achse. Die Erfindung geht dabei von einer Schmelzkammerfeuerung aus, bei der zwei oder mehr Reihen von Brennern übereinander angeordnet sind. Derartige Feuerungen sind aber nur in Gestalt von Zyklonfeuerungen bekanntgeworden, bei denen die Brenner im wesentlichen tangential gerichtet sind und auf diese Weise eine rotierende Flamme hervorgerufen wird.The invention relates to a multi-stage melting chamber firing system for a steam generator with a rotationally symmetrical design of the melting chamber around a vertical axis. The invention works in this case from a melting chamber furnace with two or more rows of burners on top of each other are arranged. Such furnaces have only become known in the form of cyclone furnaces, in which the burners are directed essentially tangentially and thus a rotating one Flame is caused.

Für sehr große Kesselleistungen wird es aber mit der Vergrößerung der Abmessungen für die Feuerung immer schwieriger, solche Zyklonfeuerungen in stehender Bauart auszuführen, da die ascheabscheidende Wirkung der rotierenden Flamme mit wachsendem Zyklondurchmesser erheblich nachläßt. Man ist daher gezwungen, für große Kessel eine Unterteilung vorzunehmen und demgemäß mehrere stehende Zyklone mit parallelen Achsen nebeneinander anzuordnen. For very large boiler outputs, however, the size of the furnace increases it is more and more difficult to carry out such cyclone firing in a standing design, since the ash separating The effect of the rotating flame decreases considerably as the cyclone diameter increases. One is therefore forced to make a subdivision for large boilers and accordingly several standing cyclones to be arranged side by side with parallel axes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schmelzkammerfeuerung großer Leistung zu schaffen, bei der die Schmelzkammer eine rotationssymmetrische Form aufweist, trotz des großen Durchmessers jedoch die ascheabscheidende Wirkung und der Abzug der Asche in flüssigem Zustand gewährleistet sind.The invention is based on the object of creating a melting chamber furnace with a high output, in which the melting chamber has a rotationally symmetrical shape, despite the large diameter however, the ash-separating effect and the removal of the ash in the liquid state are guaranteed are.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die gleichzeitige Anwendung folgender für sich allein oder in Teilkombination bekannter Merkmale gelöst:According to the invention, this object is achieved by the simultaneous application of the following on its own or solved in partial combination of known features:

a) Die Brenner sind in Form von zwei oder mehr in Achsrichtung übereinanderliegenden Ringen angeordnet,a) The burners are in the form of two or more rings lying one on top of the other in the axial direction arranged,

b) die Achsen der Brenner verlaufen nahezu parallel zur Achse der Schmelzkammer,b) the axes of the burners are almost parallel to the axis of the melting chamber,

c) die Achsen benachbarter, verschiedenen Ringen angehörender Brenner schließen einen so kleinen Winkel miteinander ein, daß die Flammengase dieser Brenner praktisch parallel zueinander der Umlenkzone im Aschentrichter zuströmen. c) the axes of neighboring burners belonging to different rings close such a small one Angle with each other so that the flame gases of these burners are practically parallel to each other flow towards the deflection zone in the ash funnel.

Auf diese Weise wird eine Schmelzkammerfeuerung mit einer stehenden Schmelzkammer geschaffen, bei der die Rauchgase in der Kammer nicht rotieren, so daß eine gleichmäßige Beaufschlagung der nachgeschalteten Heizflächen erwartet werden kann. Darüber hinaus gelingt es durch die Erfindung noch, eine solche Schmelzkammer trotz beliebig großer Abmessungen so auszugestalten, daß auch bei geringen Teillasten noch ein Abzug der Asche in flüssigem Zustand sichergestellt wird.In this way, a melting chamber furnace with a standing melting chamber is created, in which the smoke gases do not rotate in the chamber, so that a uniform application of the downstream heating surfaces can be expected. In addition, the invention makes it possible nor to design such a melting chamber in spite of any large dimensions that also In the case of low partial loads, a withdrawal of the ashes in the liquid state is ensured.

Wenn bei bekannten Schmelzkammerfeuerungen bereits eine mehrstufige Anordnung von Brennern vorgesehen war, so sind solche Maßnahmen aber nur in Zusammenhang mit Zyklonfeuerungen bekannt, bei denen die Brenner im wesentlichen tangential gerichtet sind und die Flammengase dementsprechend eine Rotationsbewegung ausführen. Demgegenüber wird durch die Erfindung bewußt eine Rotationsbewegung in der Brennkammer vermieden, indem die Schmelzkammerfeuerung zwar nach Art einer Zyklonfeuerung gestaltet ist, jedoch dieser gegenüber den Unterschied aufweist, daß das Hauptmerkmal der Zyklonfeuerung, nämlich die Rotationsbewegung der Flammengase, vermieden ist und zu diesem Zweck die Brenner so angeordnet sind, daß eine möglichst laminare Strömung entsteht.If with known melting chamber furnaces there is already a multi-stage arrangement of burners was intended, such measures are only known in connection with cyclone firing, in which the burners are directed essentially tangentially and the flame gases accordingly perform a rotational movement. In contrast, the invention is a conscious one Rotational movement in the combustion chamber is avoided by using the melting chamber firing according to Art a cyclone furnace is designed, but this has the difference that the main feature the cyclone combustion, namely the rotational movement of the flame gases, is avoided and closed For this purpose the burners are arranged in such a way that the flow is as laminar as possible.

Die Achsen der Brenner nahezu parallel zur Achse der Schmelzkammer verlaufen zu lassen, ist an sich bereits bei einer Vorrichtung zur Vergasung von staubförmigen festen Brennstoffen mit Verflüssigung der Asche bekanntgeworden, bei der die Gemischdüsen so angeordnet und gerichtet sind, daß der brennende Gemischstrom nach unten auf den Boden der Brennkammer zu verläuft, dort scharf umgebogen wird und durch den mittleren Teil derMaking the axes of the burners nearly parallel to the axis of the melting chamber is in itself already with a device for the gasification of powdery solid fuels with liquefaction the ash became known, in which the mixture nozzles are arranged and directed that the Burning mixture flow runs down to the bottom of the combustion chamber, bent sharply there will and through the middle part of the

ίο Brennkammer nach oben abströmt, wobei der Boden der Brennkammer so ausgebildet ist, daß er ständig mit einer Schicht der verflüssigten Asche bedeckt bleibt. Bei dieser bekannten Vorrichtung handelt es sich aber um eine einstufige Feuerung, bei der dementsprechend nur ein einziger Ring von Brennern vorhanden ist. Erst dann, wenn gemäß der Erfindung die Achsen benachbarter, verschiedenen Ringen angehörender Brenner einen so kleinen Winkel miteinander einschließen, daß die Flammengase dieser Brenner praktisch parallel zueinander der Umlenkzone im Aschentrichter zuströmen, wird eine Bündelung der Rauchgase in solchem Ausmaß erreicht, daß auch bei Teillastbetrieb der Feuerung stets ein guter Aschenfluß gewährleistet ist. Dies wäre nicht möglich, wenn die Brenner, wie dies bei der bekannten Vorrichtung der Fall ist, nur in einem einzigen Ring angeordnet wären.ίο the combustion chamber flows upwards, with the bottom the combustion chamber is designed so that it is constantly covered with a layer of the liquefied ash remain. In this known device, however, it is a single-stage furnace, in which accordingly there is only a single ring of burners. Only if according to the invention the axes of neighboring burners belonging to different rings form such a small angle with one another include that the flame gases from these burners are practically parallel to one another in the deflection zone flow in the ash funnel, a bundling of the smoke gases is achieved to such an extent that that a good ash flow is always guaranteed even with partial load operation of the furnace. This would not be possible if the burner, as is the case with the known device, only in a single one Ring would be arranged.

Zur Beeinflussung der Verbrennung kann es vorteilhaft sein, die Brenner oder eine Anzahl derselbenTo influence the combustion, it can be advantageous to use the burners or a number of them

gegensinnig schwenkbar anzuordnen. to be arranged pivotable in opposite directions.

Außerdem kann zur Erleichterung des Teillastfahrens die Schmelzkammer durch radiale, vom Außenmantel bis zum zentralen Gasabzugsrohr reichende Trennwände in Teilkammern unterteilt werden. Auf diese Weise kann eine Aufteilung der Schmelzkammer in einzelne Sektoren bewerkstelligt werden. Solche Trennwände dienen nicht nur der Führung der Rauchgase und Lenkung derselben in definierten Bahnen, sondern gestatten es, bei Teillastbetrieb die Feuerung auf einzelne Sektoren zu beschränken. In diesen Betriebsfällen kann die Feuerung weiterhin mehrstufig betrieben werden, also eine Feuerung mit zwei oder mehr Stufen beibehalten werden, obwohl einzelne Sektoren abgeschaltet sind.In addition, the melting chamber can be provided with radial, from the Outer jacket up to the central gas exhaust pipe reaching partition walls are divided into sub-chambers. In this way, the melting chamber can be divided into individual sectors will. Such partitions are not only used to guide the flue gases and direct them in defined paths, but allow firing on individual sectors during partial load operation restrict. In these operating cases, the furnace can still be operated in multiple stages, i.e. one Firing with two or more stages can be retained even though individual sectors are switched off.

Bei der Unterteilung der Schmelzkammer in einzelne Sektoren kann jeder Sektor mit einem gesonderten Ascheauslaufloch versehen sein, wobei dann beispielsweise für mindestens drei Ascheauslauflöcher ein gemeinsamer Kratzernaßentascher vorgesehen sein kann.When dividing the melting chamber into individual sectors, each sector can be assigned a separate Ash outlet hole be provided, then for example for at least three ash outlet holes a common scraper wet ashtray can be provided.

Bei Ausbildung des Dampferzeugers als Durchlaufkessel ist es zweckmäßig, das Arbeitsmittel nicht im Parallelstrom durch die einzelnen Sektoren zu schicken, sondern vielmehr durch Hintereinanderschaltung entsprechender Rohrgruppen das Arbeitsmittel nacheinander durch beheizte und unbeheizte Sektoren fließen zu lassen.If the steam generator is designed as a once-through boiler, it is advisable not to use the working fluid to send in parallel through the individual sectors, but rather by connecting them in series corresponding pipe groups the working fluid successively through heated and unheated Let sectors flow.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen zwei Ausführungsbeispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter schematischer Darstellung. The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. The figures show two exemplary embodiments in their essential parts for the invention in a greatly simplified schematic representation.

Bei dem in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Schmelzkammer 1 rotationssymmetrisch gestaltet und mit einem Aschentrichter 2 und Ascheauslaufloch 3 versehen. Von oben ragt koaxial das Tauchrohr 4 in die Schmelzkammer hinein. An der Oberseite 5 der Schmelzkammer 1In the case of the FIG. 1 and 2, the melting chamber 1 is rotationally symmetrical designed and provided with an ash funnel 2 and ash outlet hole 3. From above the immersion tube 4 protrudes coaxially into the melting chamber. At the top 5 of the melting chamber 1

ist — wie durch die strichpunktierten Linien 6 versinnbildlicht ist — eine ringförmige Anordnung von Brennern 8 vorgesehen. Die untere Stufe 7 enthält einen entsprechenden zweiten Ring 9 von Brennern 10.is - as symbolized by the dash-dotted lines 6 - an annular arrangement of burners 8 is provided. The lower tier 7 contains a corresponding second ring 9 of burners 10.

Die der oberen Stufe angehörende Brenneranordnung 6, 8 sieht eine Brennerlage vor, bei der die Brennerachsen nahezu lotrecht verlaufen. In der zweiten Stufe sind die Brenner 10 um einen kleinen Winkel gegen die Lotrechte geneigt und außerdem so gegen die Richtung der Brenner 8 geschwenkt, daß in der dann entstehenden Wirbelringzone eine gute Vermischung von Brennstoff und Luft erzielt wird.The burner arrangement 6, 8 belonging to the upper stage provides a burner position in which the Brenner axes are almost perpendicular. In the second stage, the burners 10 are a small one Angle inclined to the perpendicular and also pivoted against the direction of the burner 8 that a good mixing of fuel and air is achieved in the vortex ring zone that then arises.

Beim Teillastbetrieb kann man einen Teil der Brenner abstellen, also bei jeder Brennerringanordnung beispielsweise nur jeden zweiten, dritten oder vierten Brenner betreiben. Es ist aber auch möglich, einen der beiden Brennerringe ganz stillzusetzen und beispielsweise nur mit der unteren Stufe, d. h. mit den Brennern 10, zu arbeiten.During partial load operation, some of the burners can be switched off, i.e. with every burner ring arrangement for example only operate every second, third or fourth burner. But it is also possible to shut down one of the two burner rings completely and, for example, only with the lower stage, d. H. with the burners 10 to work.

In den Fig. 3 und 4 ist eine Ausführungsform veranschaulicht, bei der zur Verbesserung des Teillastverhaltens eine Unterteilung der Schmelzkammer in drei Sektoren vorgesehen ist. Dementsprechend sind drei Trennwände 12, 13, 14 vorgesehen, deren Anzahl gegebenenfalls beliebig erhöht werden kann. Bei Teillast können jetzt einzelne Kammern abgestellt werden. Darüber hinaus ist es aber auch möglich, die vorstehend geschilderten, bei nichtunterteilter Brennkammer angewandten Maßnahmen vorzusehen. Während man bei der Ausführungsform nach F i g. 1 und 2 im Teillastbetrieb gegebenenfalls eine Winkelverstellung der Brenner gegeneinander vornehmen kann, also im Teillastbereich mit einer anderen Stellung der Brenner als im Vollastbereich arbeitet, ist bei der Ausführungsform nach F i g. 3 und 4 eine Schwenkbarkeit der Brenner nicht mehr erforderlich.3 and 4, an embodiment is illustrated in which to improve the part-load behavior a subdivision of the melting chamber into three sectors is provided. Accordingly three partition walls 12, 13, 14 are provided, the number of which can optionally be increased as required. Individual chambers can now be turned off at partial load. But it is beyond that too possible, the measures outlined above, applied in the case of a non-subdivided combustion chamber to be provided. While in the embodiment according to FIG. 1 and 2 in partial load operation, if applicable can make an angle adjustment of the burner against each other, so in the partial load range with a other position of the burner than works in the full load range is in the embodiment according to FIG. 3 and 4 it is no longer necessary for the burner to pivot.

Entsprechend der durch die Trennwände 12, 13 und 14 zustandekommenden Dreiteilung der Schmelzkammer sind jetzt drei Ascheauslauflöcher 15,16 und 17 vorgesehen, denen ein gemeinsamer Kratzernaßentascher 18 zugeordnet ist. Die Rohre des Verdampfersystems durchsetzen nacheinander die Trennwände 12, 13, 14, um bei Abstellen eines Sektors ungleichmäßige Erwärmungen des Arbeitsmittels in den Parallelrohren zu vermeiden.Corresponding to the three-part division of the melting chamber created by the partition walls 12, 13 and 14 Three ash outlet holes 15, 16 and 17 are now provided, which have a common scratcher 18 is assigned. The pipes of the evaporator system pass through the partition walls one after the other 12, 13, 14, in order to avoid uneven heating of the work equipment in to avoid the parallel pipes.

Claims

Patent claims:

1. Multi-stage melting chamber firing for a steam generator with rotationally symmetrical Formation of the melting chamber around a vertical axis, characterized by the simultaneous use of the following, on its own or in partial combination of known features:

a) The burners (8, 10) are in the form of two or more superimposed in the axial direction Rings (6, 9) arranged,

b) the axes of the burners (8, 10) run almost parallel to the axis of the melting chamber,

c) the axes of adjacent, different rings (6, 9) belonging torches (8, 10) form such a small angle with one another that the flame gases from these burners Flow practically parallel to each other towards the deflection zone in the ash funnel (2).

2. Melting chamber furnace according to claim 1, characterized in that the burners (8, 10) or a number of the same are arranged pivotably in opposite directions.

3. Melting chamber furnace according to claim 2, characterized in that the melting chamber through radial partitions extending from the outer jacket (1) to the central gas exhaust pipe (4) (12, 13, 14) is divided into sub-chambers.

4. Melting chamber furnace according to claim 3, characterized in that each of the sub-chambers an ash outlet hole (15, 16, 17) and the ash outlet holes a common one Kratzernaßentascher (18) is assigned.

5. Melting chamber furnace according to claim 3 or 4, characterized in that the pipe system of the steam generator one behind the other, in a manner known per se, the individual sub-chambers interspersed.

1 sheet of drawings