DE2504414C2

DE2504414C2 - Einrichtung zum Vermindern des NO↓x↓-Gehaltes

Info

Publication number: DE2504414C2
Application number: DE2504414A
Authority: DE
Inventors: Heinz 4200 Oberhausen Recht
Original assignee: Deutsche Babcock AG
Current assignee: Deutsche Babcock AG
Priority date: 1975-02-03
Filing date: 1975-02-03
Publication date: 1985-08-08
Also published as: ATA915775A; SE422619B; SE7514666L; US4031860A; FR2299073B1; FR2299073A1; DE2504414A1; AT376026B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Vermindern des NOx-Gehaltes im Abgas von mit flüssigem und/oder gasförmigem Brennstoff gefeuerten Kesseln mit mehreren Brennern und einstufiger Verbrennung.

Stickoxide (NO») entstehen bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen durch Oxidation des an sich ungefährlichen NO. Sie können aus dem Luftstickstoff oder aus dem Brennstoffstickstoff stammen. Da die Stickoxide in größeren Konzentrationen für das tierische und pflanzliche Leben gefährlich sind, ist man bestrebt, ihren Gehalt in der Luft unter einem bestimmten Maximalwert zu halten.

Zur Verminderung des NO»-Gehaltes ist es bekannt, die Flammentemperatur zu senken und/oder ein nahstöchiometrisches Luftbrennstoffverhältnis einzustellen. Ein Mittel, um die Flammentemperatur zu senken, ist die Rauchgasrezirkulation, bei der kälteres Rauchgas in den Brennraum zur Kühlung der Flamme eingeführt wird. Die Bildung von NO_x kann auch durch eine Verminderung des Luftüberschusses bei der Verbrennung gesenkt werden. Das geschieht bei der Zwei-Stufen-Verbrennung, bei der in der ersten Stufe unter Luftmangel verbrannt wird. Hierdurch wird einerseits die Flammentemperatur begrenzt und andererseits findet eine Gaskühlung zwischen der ersten und der zweiten Stufe statt, bevor die Verbrennung abgeschlossen ist.

Beide genannten Verfahren vermindern zwar den NO*-Gehalt im Abgas, weisen dafür aber andere Nachteile auf. Sie führen zu einem Mitreißen von unverbrannten Bestandteilen und bewirken dadurch eine Einbuße beim Betriebswirkungsgrad. Sie bedeuten ferner einen erhöhten Bau- und Regelaufwand.

Bauliche Maßnahmen haben noch nicht zu einer wirkungsvollen Verminderung des NO*-Gehaltes geführt. Nach einer vorveröffentlichten Untersuchung hat offensichtlich die Anordnung der Brenner (Ecken- oder Frontfeuerung) wenig Einfluß auf den ΝΟ,-Gehalt. Wenn auch kleinere Kessel einen geringeren NO»-Gehalt im Abgas aufweisen als Großkessel, so ist er bei ersterem doch gefährlicher, da er nicht über hohe Kamine in die Umgebungsluft gelangt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den ΝΟ,-Gehalt von mit öl oder Gas gefeuerten Kesseln mit einfachen Mitteln, d. h. ohne Anwendung von Zwei-Stufen-Verbrennung und Rauchgaszirkulation zu senken. Dabei ist die Einhaltung einer nahstöchiometri-

schen Verbrennung sicherzustellen.

Das geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß die Brennkammer durch dichte Rohrwände, die bis zum Obergang in den Rauchgaszug reichen und in Richtung der Brennerachse verlaufen, in Teilabschnitte aufgete·¹* ist, und daß jedem Teilabschnitt ein einziger Brenner zugeordnet ist Dabei können die Rohre der Zwischenwände direkt in die Rohre der Außenwände der Brennkammer einmünden.

Durch den Einbau der Zwischenwände läßt sich der Brennraum so aufteilen, daß die Flamme allseitig gekühlt wird. Diese allseitige Kühlung bewirkt eine Herabsetzung der Flammentemperatur und dadurch eine Senkung des NO*-Gehaltes. Dabei lassen sich gleich gute Ergebnisse wie bei Flammrohrkesseln, die für ihre niedrigen NO^Gehalte bekannt sind, erreichen. Außer dem Einziehen der Zwischenwände braucht an den Kesseln keine weiteren Veränderungen vorgenommen zu werden. Die Einbauten könnten daher ohne Umlconstruktion in Kesseln der Standardbauart eingesetzt werden.

Mehrere Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt, und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Kessel mit der Einrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. la einin Längsschnitt gemäß einer anderen Ausführungsform,

F i g. 2 den Schnitt U-II nach F i g. 1,

F i g. 3 den Längsschnitt durch einen Kessel gemäß einer anderen Ausführungsform,

F i g. 4 den Längsschnitt durch einen Kessel mit Dekkenfeuerung,

F i g. 5 den Schnitt V-V nach F i g. 4.

Der in F i g. 1 bis 3 dargestellte Kessel besteht aus der Brennkammer 1, an deren Stirnseite mehrere mit öl oder Gas gefeuerte Brenner 2 angeordnet sind. Die die Brennkammer 1 verlassenden Gase strömen in den neben der Brennkammer 1 angeordneten Rauchgaszug 3 und treten durch den Austritt 4 in den Kamin ein. In dem Rauchgaszug 3 sind die Nachschaltheizflächen 5, wie Überhitzer und Speisewasservorwärmer untergebracht.

Die Rohre 6 der Brennkammer 1 sind gasdicht miteinander verschweißt und an eine Obertrommel 7 und eine Untertrommel 8 angeschlossen.

Die Brennkammer 1 ist nach F i g. 1 durch eine Zwischenwand 9 in zwei etwa gleich große Teilabschnitte la und Xb aufgeteilt. Die Zwischenwand 9 wird durch Rohre gebildet, die ebenfalls in die Trommeln 7 und 8 einmünden. Sie sind somit an den gleichen Wasserkreislauf wie die Rohre 6 der Brennkammerseitenwände angeschlossen. Die Rohre der Zwischenwand 9 sollen möglichst dicht nebeneinander liegen, damit sich zwischen ihnen und den benachbarten Seitenwänden der Brennkammer 1 keine Toträume, in denen sich Ruß ablagern kann, bilden können.

Bei der in Fig. la dargestellten Variante sind die Rohre der Zwischenwand 9a nicht direkt in die Trommeln 7 und 8 eingeführt, sondern sie münden über Abzweigstücke 14 in die senkrechten Seitenwände der Brennkammer 1 ein. Diese Variante kann auch bei den noch später zu beschreibenden Zwischenwänden angewandt werden.

In jedem Teilabschnitt la und Ib der Brennkammer I ist ein Brenner 2 angeordnet. Auf diese Weise wird die Flamme eines jeden Brenners 2 allseitig von Kühlrohren umhüllt, so daß die Flammentemperaturen reduziert werden. Diese Umhüllung erstreckt sich über die ge-

samte Länge der Brennkammer 1, da, wie Fi g. 2 zeigt, die Zwischenwand 9 bis in den Obergang der Brennkammer 1 in den Rauchgaszug 3 hineinreicht

Der Kessel nach Fig.3 weist vier Bremer 2 an der Stirnseite auf. Hier werden nach dem vorgenannten Prinzip zwei Zwischenwände 10 und 11 eingezogen, die die Brennkammer 1 in vier etwa gleich große Teilabschnitte la Id, te, if teilen. Zu jedem Teilabschnitt gehört ein einziger Brenner 2. Auch die Rohre dieser Zwischenwände 10 und 11 liegen dicht nebeneinander und sind an den gleichen Kreislauf wie die Brennkammerwände angeschlossen. An ihrem im Zentrum der Brennkammer 1 liegenden Schnittpunkt sind die Rohre der beiden Zwischenwände 10 und 11 miteinander verbunden.

F i g. 4 und 5 zeigen, wie sich die Erfindung bei einem Kessel mit vier Deckenbrennern 12 verwirklichen läßt DJs vier Zwischenwände 13 teilen die Brennkammer in vier etwa gleich große Teilabschnitte ein, d*;nen jeweils ein Deckenbrenner 12 zugeordnet ist Im unteren Bereich der Brennkammer 1 sind die im übrigen dicht beieinanderliegenden Rohre aufgelockert, um den Gasen den Übertritt in den Rauchgaszug 3 zu ermöglichen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Vermindern des NO_x-Gehaltes im Abgas von mit flüssigem oder gasförmigem s Brennstoff gefeuerten Kesseln mit mehreren Brennern und einstufiger Verbrennung, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (1) durch dichte Rohrwände (9,10,11,13), die bis zum Übergang in den Rauchgaszug (3) reichen und in Riehtung der Brennerachse verlaufen, in Teilabschnitte (la, ib, ic, id, le, Xf) aufgeteilt ist, und daß jedem Teilabschnitt ein einziger Brenner (2,12) zugeordnet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre der Zwischenwände (9a) über Abzweigstücke (14) in die Rohre (6) der Außenwände der Brennkammer (1) einmünden.