DE2629478C2

DE2629478C2 - Verbrennungsvorrichtung mit einer vertikalen Brennkammer

Info

Publication number: DE2629478C2
Application number: DE2629478A
Authority: DE
Inventors: Vitalij I. &Ccaron;ikul; geb. Gavrilova Olga S. Kiviyli Estonskaja &Ccaron;ikul; Nikolaj N. &Scaron;ipkov; Elizaveta A. Moskva Grigorieva; Gennadij A. . Krasnovskij, (verstorben); Arkadij V. Perepelkin; Aleksandr S. Moskva Smirnov; Semen A. Tager; Boris I. Tjagunov; Dmitrij A. Vorona
Original assignee: Gosudarstvennyj Naucno-Issledovatel'skij Energeticeskij Institut Imeni Gm Krzizanovskogo Moskva Su; SLANCECHIMICESKIJ KOMBINAT KIVIYLI ESTONSKOJ SSR KIVIYLI ESTONSKAJA SSR SU
Current assignee: Gosudarstvennyj Naucno-Issledovatel'skij Energeticeskij Institut Imeni Gm Krzizanovskogo Moskva Su; SLANCECHIMICESKIJ KOMBINAT KIVIYLI ESTONSKOJ SSR KIVIYLI ESTONSKAJA SSR SU
Priority date: 1975-07-17
Filing date: 1976-06-30
Publication date: 1983-11-10
Also published as: FR2318384B1; SE7607572L; DE2629478A1; FR2318384A1; US4110064A; SU898211A1; BR7604597A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungsvorrichtung mit einer vertikalen Brennkammer, deren unterer Teil nach unten verjüngt ist und die Stutzen zur Einführung von Brennstoff und Luft und zur Abführung der Verbrennungsprodukte so./ie im oberen Teil stromauf vom Abführungsstutzen axial eine als Schaufeirad ausgebildete Einrichtung zum Verwirbeln der Verbrennungsprodukte enthält

Aus der GB-PS 10 64 607 ist eine Vorrichtung zur Oxidation oder Vergasung von organischen, in Lösungen, Laugen oder Schlämmen vorhandenen Komponenten dieser Art bekannt, bei der mittels eines motorbetriebenen Schaufelrades, das in schnelle Drehung versetzt wird, ein Gaswirbelstrom in der Reaktionskammer hervorgerufen wird, in welche die organischen Komponenten, zusätzlicher Brennstoff und ,ein Sauerstoffträger vom Umfang her in unterschiedlichen Höhen tangential eingeführt werden. Auf diese Weise kann zwar eine Zirkulation der Reaktionsteilnehmer erreicht werden, die rotierenden Teile erfordern jedoch ständig hohe Antriebsleistung und unterliegen schnellem Verschleiß, insbesondere, wenn diese Vorrichtung der Verbrennung aschereicher Brennstoffe dient.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der minderwertige feste Brennstoffe, deren Anteil an brennbaren Bestandteilen beispielsweise 2 bis 4% beträgt, auf einfache Weise ausgebrannt werden können.

Dies wird bei einer Verbrennungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß sich an den unteren Teil der Brennkammer axial ein Rohrstutzen anschließt, in den die Stutzen für Brennstoff und Luft münden und aus dem ein Gemisch aus Luft und von dieser mitgerissenen Brennstoffteilchen fontänenartig in die Brennkammer austritt, und daß das Schaufelrad in der Brennkammer starr befestigt und mit einer stirnseitig geschlossenen Nabe versehen ist und die Schaufeln gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet sind.

Vorteilhaft sind die Schaufeln flach und vorzugsweise unter einem Winkel von 15 bis 60° gegenüber der Horizontalen geneigt.

Mit diesem einfachen Aufbau wird, trotzt des starr befestigten Schaufelrades, eine intensive, mehrfache

ίο Zirkulation der im Gemisch mit der Luft fontänenartig axial aufwärts strömenden Brennstoffteilchen in der Brennkammer unter Temperaturausgleich in derselben sowie eine zusätzliche Verwirbelung der Verbrennungsprodukte vor deren Austritt aus der Brennkammer unter Nachverbrennung unverbrannter Bestandteile erreicht

Um die Zirkulation in einer Brennkammer mit einem fontänenartig axial aufwärts strömenden Brennstoff-Luftgemisch zu verbessern, ist es aus dem SU-Erfinderschein 59 432 bekannt in der vertikalen Brennkammer einen nach unten und oben offenen Hohlkonus zu verA'enden, zwischen dem und der. Brennkarnmerwänden eine Rückströmung erfolgen solL Die damit erreichbare Verbrennung ist ziemlich unvollständig und führt leicht zur Verschlackung.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 in schematischer Darstellung eine Verbrennungsvorrichtung und

F i g. 2 eine bezüglich der Befestigung des Schaufelrades abgewandelte Verbrennungsvorrichtung.

Die Verbrennungsvorrichtung enthält eine vertikale Brennkammer 1, die aus 2 Teilen besteht, einem zylindrischen Teil 2 und einem nach unten verjüngten Teil 3. Die Brennkammer 1 ist von oben mit einem Deckel 4 verschlossen und unten schließt sich an den verjüngten Teil 3 der Brennkammer 1 ein Rohrstutzen 5 an, in den Stutzen 6 und 7 zur Einführung von Brennstoff

■»ο bzw. Luft in die Brennkammer münden. Im oberen zylindrischen Teil 2 der Brennkammer ist ein Rohrstutzen 8 zur Abführung der Verbrennungsprodukte aus der Brennkammer 1 vorhanden. Die als Schaufelrad 9 ausgebildete Einrichtung zum Verwirbeln der Verbrennungsprodukte ist mittels einer Aufhängung 10 am Deckel 4 der Brennkammer 1 starr befestigt und mit einer stirnseitig verschlossenen zylindrischen Nabe versehen, wobei die Schaufeln 11 des Schaufelrades 9 um ihre Längsachsen um einen Winkel von 15° bis 60° zur Horizontalen geneigt angeordnet sind.

Bei der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform ist das Schaufeirad 9 an einem Vorsprung 13 der Innenwand der Brennkammer 1 starr befestigt.
Die Verbrennungsvorrichtung arbeitet wie folgt:

Durch den Stutzen 7 wird dem Rohrstutzen 5 die zur Verbrennung erforderliche Luft kontinuierlich zugeführt und durch den Stutzen 6 wird ebenfalls kontinuierlich Brennstoff eingeführt. Die Luft erfaßt die Brennstoffteilchen und beschleunigt sie im Rohrstutzen 5 bis auf eine Geschwindigkeit, die ein fontänenartiges Aufsteigen in der Brennkammer 1 ergibt.

Nach dem Austritt aus dem Rohrstutzen 5 nimmt bei der Bewegung des Aufstromes aus Brennstoff und Luft die Steiggeschwindigkeit der Brennstoffteilchen ab.

*⁵ Dem aufsteigenden Strom steht das Schaufelrad 9 entgegen, so daß nur ein Teil des Brennstoffes vom aufsteigenden Luftstrom mitgerissen wird. Der andere Brennstoffteil wird nach dem Zusammenstoß mit der

Nabe 12 oder einer Schaufel 11 des Schaufelrades 9 an die Wand der Brennkammer geschleudert und sinkt in den unteren Teil der Brennkammer, wo er, nachdem er auf den Aufstrom des frisch ankommenden Brennstoff-Luftgemisches getroffen ist, von diesem Strom wieder in den oberen Teil der Brennkammer mit hochgerissen wird. Bei dem fontänenartigen Aufsteigen der Brennstoff-Luftmischung ergibt sich also eine mehrfache Zirkulation der Brennstoffteilchen innerhalb der Brennkammer 1. Der Austragfaktor an Brennstoffteilchen durch das Schaufelrad 9 ist von der Teilchengröße abhängig. Er ist für eine gröbere Fraktion geringer als für eine feinere Fraktion. Infolgedessen ist die Zirkulationszahl und folglich die Verweilzeit von Brennstoffteilchen der gröberen Fraktion in der Brennkammer 1 größer als für die einer feineren Fraktion.

Bei der so erzeugten Zirkulation führen die zurückgeworfenen erhitzten Brennstoffteilchen dem unteren Teil der Brennkammer 1 eine große Wärmemenge zu und erhitzen, aufgrund der hohen Stromverwirbeiung, bei ihrem Auftreffen auf das frisch ankommende Brennstoff-Luftgemisch dieses jeweils schnell, wodurch eine intensive Zündung und stabile Verbrennung gewährleistet wird.

Beim Passieren des Schaufelrades 9 unterliegt der aufsteigende Strom mit den Verbrennungsprodukten einer zusätzlichen Verwirbelung. Brennstoffteilchen, die auf die Schaufeln 11 stoßen, werden von diesen zurückgeschleudert und durchqueren dabei den Strom des in der Brennkammer 1 entstandenen Rauchgases. Dadurch findet ein intensives Nachverbrennen von brennbaren Brennstoffkomponenten statt und die Sauerstoffreste aus dem Rauchgas werden aufgebraucht

Durch Änderung der Geschwindigkeit der Luftzuführung bzw. des Neigungswinkels der Schaufeln 11 läßt sich die Zirkulationszahl des Brennstoffes verändern und eine solche Verweilzeit der Brennstoffteilchen in der Brennkammer 1 gewährleisten, daß entweder deren weitgehend vollständiger Ausbrand sichergestellt wird oder diese Vergasung unterworfen werden, an die sich eine weitere Verbrennung anschließt, für den Tall, daß die Verbrennungsvorrichtung als erste Stufe einer Zweistufenverbrennung verwendet wird.

Es wird nun die Verwendung einer Verbrennungsvorrichtung zur thermischen Schieferverarbeitung näher beschrieben.

Der Verbrennungsvorrichtung wird kontinuierlich 3753 t/h Halbkoksaschegemisch zugeführt, das als Rückstand bei der thermischen Schieferverarbeitung mit festem Wärmeträger entsteht, eine Temperatur von 500° C besitzt und enthält:

an brennbaren Bestandteilen	1,7%	2,2%
davon	O_rio/o
Kohlenstoff	0,4%
Wasserstoff
Kiesschwefel
Asche	723%
Karbonatkohlensäure	25,5%

bei einem (niedrigsten) Heizwert des Gemisches von etwa 735 kj/kg.

Gleichzeitig wird der Vorrichtung Luft von 50° in einer Menge zugeführt, die 0,85 des zur vollständigen Verbrennung der brennbaren Teile des zugeführten Gemisches theoretisch erforderlicher, iiedarf beträgt und zu einer Temperatur der Asche und Rauchgase von 850⁰C führt.

Ein Teil der in der Vorrichtung erzeugten Asche (276 t/h) in Gestalt der gröberen Fraktion derselben wird als Wärmeträger zur Verarbeitung des neu ankommenden Schiefers verwendet, während die feinere Fraktion (72 t/h) aus dem Zyklus abgeführt wird. Das Rauchgas wird zur Trocknung des neu ankommenden Schiefers verwendet

Die gröbere Fraktion als Wärmeträger enthält an:

Asche

Karbonatkohlensäure
Die feinere Fraktion enthält an:

Asche

Karbonatkohlensäure
brennbaren Bestandteilen

75,2% 24,8%

77,0%

22,6%

0,4%

Das Rauchgas enthält an (Trockengas-Volumen %):

Kohlendioxydgas 22,2%

Luästickstoff 74,0%

Methan 1,6%

Wasserstoff 1,0%

Kohlenoxyd 1,2%

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verbrennungsvorrichtung mit einer vertikalen Brennkammer, deren unterer Teil nach unten verjüngt ist und die Stutzen zur Einführung von Brennstoff und Luft und zur Abführung der Verbrennungsprodukte sowie im oberen Teil stromauf vom Abführungsstutzen axial eine als Schaufelrad ausgebildete Einrichtung zum Verwirbeln der Verbrennungsprodukte enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den unteren Teil (3) der Brennkammer (1) axial ein Rohrstutzen (5) anschließt, in den die Stutzen (6, 7) für Brennstoff und Luft münden und aus dem ein Gemisch aus Luft und von dieser mitgerissenen Brennstoffteilchen fontänenartig in die Brennkammer (1) austritt, und daß das Schaufelrad (9) in der Brennkammer (1) starr befestigt und mit einer stirnseitig geschlossenen Nabe (12) versehen ist und die Schaufeln (11) gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (11) flach ausgeführt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (11) unter einem Winkel von 15 bis 60° gegenüber der Horizontalen geneigt sind.