DE3104054A1

DE3104054A1 - Brenner zur verbrennung von staubfoermigen brennstoffen

Info

Publication number: DE3104054A1
Application number: DE19813104054
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-02-06
Filing date: 1981-02-06
Publication date: 1982-08-12
Also published as: JPS57150708A; US4457695A; DE3172621D1; EP0057747B1; EP0057747A2; EP0057747A3

Description

Brenner zur Verbrennung von staubförmigen Brennstoffen

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner für die Verbrennung von staubförmigen Brennstoffen insbesondere Kohlenstaub.

Für die Verbrennung von Kohlenstaub werden - insbesondere für die Befeuerung von Dampfkessel- und Warmwasseranlagen - sogenannte Kohlenstaubbrenner eingesetzt, bei welchen der Kohlenstaub den Brennern mittels Trägerluft oder Trägergas zugeführt wird und die Verbrennungsluft durch eine Mantel- und teilweise durch eine zusätzliche Kernluftdüse zugeführt wird. In einer der genannten Luftdüsen wird in der Regel ein separater Zündbrenner (für gas-elektrische Zündung) eingesetzt.

Diesen bekannten Kohlenstaubbrennemder beschriebenen und auch snnstigen Bauarten ist folgendes gemein:

- Diese Staubbrenner sind nur für große Leistungseinheiten betriebstüchtig und einsatzfähig, und zwar ca. oberhalb 5 Gcal/h Wärmeleistung je Brenner.

- Das Kohlenstaub-Körnungsspektrum muß (dem spezifischen Brennerverhalten entsprechend) in Grenzen gehalten werden (durch Mühlen-Sichterkorrektur) um das Zurück- oder Auswandern der Flamme aus der Brennerwurzel zu vermeiden. Es besteht sonst die Gefahr "Brennerverschlacxung" oder "Feuerraumschwingung" .

- Der Regelbereich (bedingt durch Rückzünd- und Verteilungsproblerae) der Staubbrenner ist gering (ca. 50 - 100 $); bei Großanlagen mit Mehrbrennerbetrieb kann der Regelbereich jedoch durch Abschaltung einzelner Brenner erhöht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Erweiterung des Einsatzgebietes der Staubkohle einen Brenner zu entwickeln, welcher die vorbeschriebenen Nachteile nicht hat und sich durch weitere Eigenschaften auszeichnet, welche wie folgt definiert werden:

- Der Staubbrenner ist in der Lage, staubförmige Brennstoffe, - insbesondere Kohlenstaub zu verbrennen, und zwar in einem Leistungsbereich von deutlich unter 5 Gcal/h Brenner, - insbesondere im Leistungsbereich 0,5 - 3,5 Gcal/h Brenner.

- Der Staubbrenner ist in der Lage, bei diesen vorgenannten Leistungen einen Regelbereich von 25 100 Io abzudecken.

-

- Der Staubbrenner ist unempfindlicher gegenüber einem breiten Kohlenstaubband (Kornspektrum, Aschegehalt, Schlackenfließpunkt, Flüchtige etc.) und kann mit sogenanntem Mischbett-Staub aus großen zentralen Mahlanlagen betrieben werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der brennbare Staub zunächst mittels Trägerluft oder Trägergas einem rotierenden Becher zugeführt wird. Der Fein- bzw. Feinststaubanteil wird mit der Trägerluft aus dem Becher ausgetragen, während die größeren Körner durch die rotierende Bewegung des Bechers gleichmäßig auf dem Umfang verteilt werden und zur Becherlippe gleiten. Die Becherform ist konisch.

Der Öffnungswinkel des Bechers liegt dabei etwas unterhalb des Staub-Schüttwinkels - zur Vermeidung von Erosionen und Agglomerationen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird sogenannte Becherluft mittels einem um die Staubzuführung angeordneten, konzentrischen Rohr den doppelwandigen, zentral im Becher angeordnetem Strahlungsschirm zugeführt. Dieser Strahlungsschirm wird so dimensioniert, daß der Ringspalt zwischen Schirm und Lippe eine Austrittsgeschwindigkeit zuläßt, welche Erosionen und Rückzündungen ausschließt.

Als weitere besondere Merkmale der Erfindung werden die Strahlschinnausbildung, seine Arbeitsweise und Anordnung hervorgehoben:

Der doppelwandige Strahlungsschirm ist auf seinem äußeren Umfang mit einer Vielzahl von Düsen oder als Schlitzdüse ausgebildet, wobei die Düsen radial auf die Becherlippe - bzw. unmittelbar auf den Raum vor der Becherlippe - ausgerichtet sind. Durch diese Kühlschirmdüsen strömt die Becherluft unmittelbar vor der Becherlippe in den axialen Sekundärluftstrom und

- bildet so einen lastunabhängigen Rückzündschirm (Sicherung gegen Becherbrand);

- gleichzeitig wird durch den Strömungsimpuls,

der mit ca. 70 - 100 m/s aus den Düsen austretende Becher-Luftstrom, - mit dem Kohlenstaub-/Luftgemisch eine intensive Mischung mit dem Sekundärluftstrom erreicht. Diese Mischleistung ist durch den konstanten oder nahezu konstanten Becherluftstrom ebenfalls lastunabhängig.

- Es besteht die Möglichkeit, den Strahlungsschirm zum Becherinnenraum hin mit einer größeren Bohrung zu versehen, um damit den austretenden Kohlenstaubstrom im Becherinnenraum zu vergleichmäßigen. Diese in den Becherraum gerichteten Verteilungsdüsen können auch in Form einer Ringdüse gestaltet werden .

Die Kühlschinnplatte ist auf ihrer, dem Feuerraum zugeneigten Seite mit einer Vielzahl kleiner Löcher versehen. Die durch diese Löcher austretende Luft verhindert eine Verschlackung des Kühlschirms und trägt zusätzlich zu deren Kühlung bei.

In den Zeichnungen Fig. 1, 2 und 3 sind der Gegenstand der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt den Aufbau des Brenners, geeignet für die Verbrennung von staubförmigen Brennstoffen und in

Fig. 2 sind vergrößerte Details des Verteilungsund Zerstäubungssystems dargestellt.

Fig. 3 zeigt die Staubführung mit Verteilungsdüse im Becherinnenraum.

Der Brenner besteht aus einem (Sekundär-) Luftgehäuse 4, in welchem das Rotorgehäuse 1 mit Kugellager 2 und dem rotierenden Becher 3 eingebaut ist.

Die Sekundärluft 5 wird in einen Mantelstrom 6 und einen Mittelstrom 7 aufgeteilt; der staubförmige Brennstoff 8 wird mit der Trägerluft 9 oder einem Trägergas, dem zentralen Einspeiserohr 13 zugeführt. Um dieses Einspeiserohr 13 ist konzentrisch das Becherluftrohr angeordnet für die Zuführung der Becherluft 10 zum doppelwandigen Strahlschirm 16. Die Staubkohle 8 tritt mit der Trägerluft 9 über die Bohrungen 15 in den rotierenden Becher 3 ein, - der Umlenkkörper 14 vergleichmäßigt den austretenden Staubstrom und dient als Erosionsschutz.

Der Mittelluftstrom 7 kann durch Leitbleche 12 mit einem Drall versehen werden, um die Verbrennung optimal im Brennermaul (in der Brennermuffel) 11 einzuleiten.

Beim Anfahren (z.B. Zünden) oder Abfahren des Brenners kann die BecheiLuft durch ein Brenngas ersetzt werden. Das Brenngas kann auch im Gemisch mit Kohle verfeuert werden und hat im übrigen die Aufgabe zu erfüllen, wie sie für die Becherluft vorbeschrieben wurde.

Nach Fig. 3 wird der Staub-/Luft-Strom in die Umkehrtasse 17 geleitet und strömt vor dem zylindrischen Becherende 18 in den konischen Becherteil zur Austrittsdüse 20. Die Umkehrtasse 17 wie auch das zylindrische Becherende 18 füllen sich mit Staub und formen so den Staubstrom vergleichmäßigende und den Becher vor Erosionen schützende Umlenkungen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Umlenktasse 17 zu einer Schlitzdüse 19 ausgebildet, welche den zweifach umgelenkten Staubstrom so im Becher verteilt, daß dieser in gleichmäßiger Dichte aus der Becher-Ringdüse 20 austreten kann.

Durch den rotierenden Becher 3 und die stillstehende Becherdüse 19 können Verstopfungen nicht auftreten.

Zusammenfassung:

Erfindungsgemäß· wurde ein Staubbrenner konzipiert, bei welchem der Staub 8 einem rotierenden Becher 3

zugeführt wird, in der Weise, daß der Staubstrom in dem besagten Rotationsbecher 3 vergleichmäßigt wird und durch die aus Becherlippe und StrahlungsschiriD 16 gebildete Ringdüse 20 austritt und vom Luftstrom der Ringdüse 16 in den Mittelluftstrom 7 und Mantelluftstrom 6 eingeblasen wird.

- S

Claims

Patentansprüche

/ Brenner für die Verbrennung staubföriniger Brennstoffe, insbesondere Kohlenstaub, bestehend aus einem Luftgeschränk (4) und einer zentralen Kohlenstaubzuführung (13),

dadurch gekennzeichnet,

daß der Staub in einen rotierenden Becher (3) eingeführt wird.
2.)^iO Brenner, nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet ,

da2 die Neigung des Beehr, rs dem Schüttwinkel des Staubes gleich oder nahezu gleich ist.
3) Brenner nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet,

daß die Neigung ((A) des Bechers (3) kleiner als der Schüttwinkel ist.
4) Brenner nach Anspruch 1-3,

dadurch gekennzeichnet , daß der Becher (3) mit einem Doppelmantelkühlschirm (16) versehen ist.
5) Brenner nach Anspruch 1-4,
dadurch gekennzeichnet ,

daß der Doppelmantelkühlschirm (16) vor der Becherlippe angeordnet ist.
6) Brenner nach Anspruch 1-5,
dadurch gekennzeichnet ,

daß der Doppelmantelkühlschirm (16) auf seinen Umfang Düsen hat oder als Ringschlitzdüse ausgebildet ist.
7) Brenner nach Anspruch 1-6

■ dadurch gekennzeichnet ,

daß der Doppelmantelkühlschirm (16) auf seiner dem Feuerraum zugekehrten Seite eine Vielzahl kleiner Bohrungen hat.
8) Brenner nach Anspruch 1-7
dadurch gekennzeichnet ,

daß der Doppelmantel-Strahlungsschirm zur Becherinnenseite mit einer oder mehreren Bohrungen versehen ist.

- 10 -
9) Brenner nach Anspruch 1 - Zf dadurch gekennzeichnet ,

daß die zur Beoherinnenseite gerichtete Ringdüse (19) als Umkehrtasse ausgebildet ist.
10) Brenner nach Anspruch 1-9

dadurch gekennzeichnet ,

daß der Kühlschirm (16) anstelle mit Becherluft (10) mit einem Heizgas beaufschlagt werden kann zur Zündung, zum Aufheizen, zur Stützung der Staubverbrennung, wobei das Heizgas auch die Funktion der Becherluft übernimmt.

-II-