DE2933060C2 - Brenner zur Verbrennung von staubförmigen Brennstoffen - Google Patents

Brenner zur Verbrennung von staubförmigen Brennstoffen

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DE2933060C2 DE2933060A DE2933060A DE2933060C2 DE 2933060 C2 DE2933060 C2 DE 2933060C2 DE 2933060 A DE2933060 A DE 2933060A DE 2933060 A DE2933060 A DE 2933060A DE 2933060 C2 DE2933060 C2 DE 2933060C2
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Description

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Die Erfindung betrifft einen Brenner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zum Zünden der Brennerflamme wird im allgemeinen Zündenergie dem brennfähigen Brennstoff-Luftgemisch zugeführt Bei Rundbrennern der vorgenannten Art erfolgt die Bereitstellung und Zufuhr der Zündenergie durch sogenannte Zündbrenner, die mit Öl oder Gas betrieben werden. Dabei wird das Ol oder das Gas mittels eines elektrischen Zündfunkens gezündet. Die Verwendung von Öl oder Gas als Zündenergieträger erfolgt im Hinblick auf ihre Zündwilligkeit und Verbrennungsstabilität, die insbesondere bei kalten Feuerraumeinflüssen notwendig ist.
Aus Gründen der Kosten und der zur Verfugung stehenden Reserven wird es immer wünschenswerter, anstelle von Erdgas oder Erdöl als Zündenergieträger, insbesondere bei Kohlenstaubfeuerungen, Kohle oder einen anderen festen Brennstoff als Zündbrennstoffeinzusetzen.
In der BR-PI 78 00 999, Fig. 4 wird ein Brenner gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 beschrieben. Dort dient ein zentrisch angeordneter, mit Kohlenstaub betriebener Zündbrenner zur Zündung einer Kohlenstaubhauptflamme. Als Hauptbrenner dient hierbei ein Tilting-Tangentialbrenner. Diese Brennerkonstruktion weist konische Einbauten am Austritt sowohl des Zündstaubrohrs als auch des Hauptstaubrohrs auf, die aufg/und des ständigen Aufpralls von Feststoffteilchen einem starken Verschleiß als auch der Gefahr von Verschlackung mit der Folge einer Störung des Brennerbetriebs unterliegen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gegenüber der bekannten Konstruktion verschleißärmere und damit sine längere Standzeit aufweisende und einen Störungsfreieren Brennerbetrieb gewährleistende Konstruktion unter Verwendung eines Kohlenstaubrundbrenners als Hauptbrenner zu schaffen.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgleichen Brenner durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhaft endet nach der Erfindung der Staub-Zündbrenneraustritt vor dem Beginn der konischen Erweiterung des Hauptbrenners.
Zur Zündung des Zündbrenners kann nach einem weiteren Gedanken der Erfindung der Zünder gaselektrisch, ölelektrisch oder rein elektrisch betrieben werden.
Die Mantelluft für den Staub-Zündbrenner und die Mantelluft für den Hauptbrenner werden über getrennte Kanäle mit Regelklappen zugeführt, wobei beide Luftkanäle mit dem Gesamtiuftkanal des Hauptbrenners in Verbindung stehen.
Durch die Anordnung des Zündbrenners i m Kernluftkanal des Hauptbrenners wird erfindungsgemäß erreicht, daß der Mantelluftkanal des Zündbrenners zugleich den Kernluftkanal des Hauptbrenners bildet.
Wenn auch eine Staubflamme in bezug auf ihre Zündwüligkeit ein trägeres Verhalten zeigt als die bisher verwendeten Gas- oder Ölflammen, so kann durch eine Einflußnahme auf die Zündbrennerkonstruktion diesem Umstand Rechnung getragen werden.
Es hat sich herausgestellt, daß der relativen Zündunwilligkeit einer Staub-Zündflamme und der damit verbundenen Zündschwierigkeiten dadurch begegnet werden kann, wenn dem Zündbrenner weitgehend das Konstruktionsprinzip des Hauptbrenners zugrunde gelegt wird. Damit wird nach der Erfindung der Brenner im Brenner-Prinzip auf Staub-Staubflammen im Rundbrenner erweitert.
Ein erfindungsgemäßer Brenner ist in der Figur dargestellt und nachfolgend beschrieben.
Der mit Kohlenstaub betriebene Rundbrenner besteht aus einem zentralen Kernluftrohr 1, das zur Aufnahme des Staub-Zündbrenners herangezogen wird. Der Staub-Zündbrenner besteht aus einem konzentrisch um ein Zünderrohr 2 angeordnetes Zündstaubrohr 3, welches seinerseits aus einem Mantelluftrohr 4 mit einem an seinem Lufteintritt angeordneten axial verschiebbaren Drallschaufelkranz 5 sowie aus einem sich konisch erweiterenden Austritt 6 besteht. Unbeschadet der konstruktiven Ähnlichkeit der Zünd-
brenner mit dem Hauptbrenner sind jedoch verfahrensspezifisch notwendige Konstruktions- und Betriebsunterschiede gegeben.
Die Konstruktionsunterschiede bestehen in der Gestaltung des konischen Zündbrenneraustritts 6, dessen Konuswinkel größer als der Konuswinkel des Hauptbrenneraustritts 7 ist. Des weiteren ist das Verhältnis der axialen Länge des Austrittskonus zum Mantelluftrohrdurchmesso größer (0,75 bis 1,5) als dasjenige des Hauptbrenners (0,4). Ferner fehlt beim Zündbrenner das Kernluftrohr im Hinblick auf die Herstellung eines fetten und damit zündwilligeren Siaubluftgemisches. Ein weiterer konstruktiver Unterschied liegt darin, daß die Zündstaubflamme nach ihrem Austritt aus dem Brennerkonus 6 im Gegensatz zur Hauptbrennerflamme durch den Hauptbrennarkonus 7 vor einem exzessiven Wärmeverlust geschützt ist, was sich günstig auf die Zündwilligkeit und Zündstabilität auswirkt.
Ein verfahrensspezifisches Konstruktionsmerkmal ist auch darin zu sehen, daß der Verbrennungsluftstrom für die Zündslaubfiamme dem Zündbrenner über den Kernluftkanal des Hauptbrenners zugeführt wird und über ein separates Regelorgan unabhängig vom Mantelluftstrom des Hauptbrenners regelbar ist.
Die Betriebsunterschiede des Zündbrenners gegenüber dem Hauptbrenner bestehen darin, daß das Staubluft-Staubgewichtsverhältnis zur Förderung der Zündwilligkeit wesentlich kleiner (0,5 bis 1,0) als beim Hauptbrenner (1,5 bis 2,0) gewählt wird. Weiter wird die Staub-Zündflamme mit einer kleineren Luftzahl (A = 0,8 bis 1,1) als die der Hauptbrennerflamme Q= 1,1 bis 1,3) betrieben, mit dem Ziel, das Staubluftgemisch für die Zündflamme in einem fetten und damit zündwilligeren Bereich zu halten. Ferner weist die Verbrennungsluft des Hauptbrenners eine unterschiedliche Luftgeschwindigkcitskornponente auf, und zwar ist die axiale Luftgeschwindigkeitskomponente kleiner als diejenige des Hauptbrenners, wodurch die Verweilzeit der Brennstaubpartikel im Zündbereich erhöht und damit die Zündstabilität verbessert wird. Die über den Drallschaufelkranz 5 einstellbare tangentiale Luftgeschwindigkeitskomponente dagegen ist größer als diejenige des Hauptbrenners, um dadurch zu gewährleisten, daß der die Turbulenz bzw. den Mischungsvorgang vorwiegend beeinflussende resultierende Verbrennungsluflgeschwindigkeitsvektor stets im optimalen Bereich gehalten wird.
Außerdem kann sich die Betriebsweise des Zündbrenners in Sonderfallen dadurch vom Hauptbrenner unterscheiden, daß er mit einem sich vom Hauptbrennstoff in Körnung und/oder Konsistenz verschiedenen Brennstaub betrieben wird, wenn dies zur sicheren Zündung und Zündstabilität notwendig ist.
Der Hauptbrenner besteht seinerseits außer aus einem Kernluftrohr 1 mit regelbarer Luftzufuhr 8 noch aus einem koaxial angeordneten Staubluftrohr 9, welches mit einer Staubverteilerkammer 10 an die Staubleitung 11 angeschlossen ist. Um das Staubluftrohr 9 ist koaxial ein Mantelluftrohr 12 angeordnet, welches über Klappen 13 mit dem Hauptluftkanal 14 verbunden ist. Ein von der Mantelluft axial durchströmter Drallschaufelring 15 kann über mehrere Spindeln 16 und das Handrad 17 axial verschoben werden. Der Mantelluftkanal 18 ist über den sich konisch erweiternden Hauptbrenneraustritt 7 mit dem Feuerraum verbunden. Drallschaufelkranz 15 und konischer Brenneraustritt 7 gewährleisten bekanntermaßen die Ausbildung einer die Zündung des Hauptbrenners fördernden Rückströmzone. Der Hauptbrenneraustritt 7 ist z. B. aus keramischer Masäe gefertigt; er wird in einen Rohrkorb 19 eingebaut, der aus den Rohren der Wandberohrung des Feuerraumes gebildet wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

10 IS Patentansprüche:
1. Brenner zur Verbrennung von staubförmigen Brennstoffen, bestehend aus
einem zentrisch angeordneten Zünder, einem konzentrisch um den Zünder angeordneten Zündstaubrohr,
- einem das Zündstaubrohr umgebenden Mantelluftrohr für die Zündstaubflamme mit einer Drallschaufeleinrichtung
- und einem sich zum Feuerraum hin konisch erweiternden Austritt,
einem das Mantelluftrohr für die Zündstaubflamme umgebenden Hauptstaubrohr,
- einem das Hauptstaubrohr umgebenden Mantelluftrohr für die Hauptflamme mit einer Luftbeeinflussungseinrichtung
- sowie einem Austritt zum Feuerraum hin,
dadurch gekennzeichnet, da2die Drallschaufeleinrichtung ein an dem Lufteintritt des Mantelluftrohres (4) für die Zündstaubflamme angeordneter, axial verschiebbarer Drallschaufelkranz (S) ist, und die Luftbeeinflussungseinrichtung des Mantelluftrohres für die Hauptflamme ein am Lufteintritt des Mantei luftrohres (12) angeordneter, axial verschiebbarer Drallschaufelkranz (15) ist, daß das Mantelluftrohr (&Idigr;2) der Hauptbrennerflamme mit dem Feuerraum über einen sich konisch erweiternden Hauptbrenneraustritt (7) verbunden ist, wobei Zündstaubrohr (3) und Hauptstaubrohr (9) sicheinbautenfrei zum Feuerraum hin öffnen, daß der Konuswinkel des Staubzündbrennsraustritts (6) größer als der Konuswinkel des Austi <tts (7) des Hauptbrenner? ist, und daß das Verhältnis der axialen Lünge des Austrittskonus des Zündbrenners zu seinem Mantelluftrohrdurchmesser größer (0,75-1,5) als dasjenige des Hauptbrenners (0,4) ist.
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Staubzündbrenneraustritte (6) vor dem Beginn der konischen Erweiterung des Hauptbrenners endet.
3. Brenner nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder gaselektrisch, ölelektrisch oder rein elektrisch betrieben ist.
4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Mantelluft des Staubzündbrenners und des Hauptbrenners getrennte Zufuhrkanäle mit Luftregelklappen vor- so gesehen sind, und beide Luftkanäle mit dem Gesamtluftkanal des Hauptbrenners in Verbindung stehen.
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