DE3543917C3 - Verfahren zur Verbrennung von zündunwilligem Brennstoffstaub über Deckenbrenner in einer Brennkammer und Brennkammer zur Verbrennung eines solchen Brennstoffstaubs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von zündunwilligem Brennstoffstaub über Deckenbrenner der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Aus der DE-Z VGB-Kraftwerkstechnik 64 (1984) S. 336-343, insbesondere Bild 5 auf S. 338, ist ein Verfahren der oben genannten Art bekannt, bei dem die Verbrennung in einer Trockenfeuerung erfolgt und der jeweilige Restluft- Teilstrom ohne besondere Ausrichtung auf die jeweilige Brennerachse zugeführt wird.

Weiterhin ist aus der DE-PS 5 64 409 ein Verfahren zur Verbrennung von Brennstoffstaub über Deckenbrenner in einer Trockenfeuerung bekannt, bei dem der Brennstoffstaub über die Deckenbrenner mit Förderluft in Richtung der Feuerraumachse eingeführt wird und die erforderliche Restluft in mehreren Teilstrahlen über die lotrechten Feuerraumwände so zugeführt wird, daß die Restluft in einer Mehrzahl von Strahlen senkrecht zur Richtung der über die Deckenbrenner eingetragenen Brennstoffströme und gleichzeitig tangential zu einem mittleren Kern des Feuerraums gerichtet ist. Die Restluftteilstrahlen sind nicht auf einen einzelnen Deckenbrenner bezogen, sondern bauen einen kreisenden Luftmantel neben den Feuerraumwänden auf und halten diesen aufrecht, so daß ein Ausschleudern von Staub und Ascheteilchen verhindert wird.

Aus der DE-OS 33 17 507 ist ein Verfahren zum Verbrennen von Brennstoffstaub über Deckenbrenner in einer Schmelzkammer bekannt, bei dem auf der Innenseite mindestens einer Schmelzkammerwand, vorzugsweise der Stirnwand, ein Luftschleier für den Schutz der Wand gegen eine reduzierende Atmosphäre aufgebaut wird.

In der DE-OS 33 17 507 wird eine genauere Ausbildung der Brenner nicht beschrieben. Die Verwendung von Drallbrennern bei Schmelzkammerfeuerungen ist an sich aus der DE-Z. Brennst.-Wärme-Kraft 33 (1981), S. 443-446, insbesondere Bild 2 auf S. 444 bekannt.

Aus der DE-AS 10 14 699 ist ein Verfahren zur Verbrennung von Brennstoffstaub über Deckenbrenner in einer Schmelzkammer bekannt geworden, bei dem Zweitluft in einem Teilstrahl durch die Stirnwand der Brennkammer und in einem zweiten Teilstrahl durch die Trennwand zwischen der Schmelzkammer und dem nachgeschalteten Strahlungsraum zugeführt wird.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art anzugeben, das für eine Schmelzkammer geeignet ist und bei dem auch der durch die Stirnwand der Brennkammer geführte Teilstrahl an Restluft zum Schutz der Schmelzkammer gegen reduzierende Atmosphäre beiträgt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Verbrennung in einer Schmelzkammer erfolgt und der jeweilige Restluft- Teilstrom der sekundären Verbrennungszone bezogen auf die jeweilige Brennerachse seitlich versetzt zugeführt wird, wobei die Versetzung bei den den Seitenwänden benachbarten Brennern zu der jeweiligen Seitenwand hin erfolgt und die Versetzung des jeweiligen Restluftteilstromes so gewählt wird, daß die Strahlrichtung des Restluftteilstroms und die Drallrichtung des Brenners gleichgerichtet sind.

Bei dieser Verfahrensführung kann zum einen die auch bei der DE-Z. VGB-Kraftwerkstechnik angestrebte und über eine längere Strecke in Flammenrichtung gesehen herrschende reduzierende Atmosphäre zur Verminderung der Stickoxidbildung aufgebaut werden, gleichzeitig aber auch mit dem durch die Stirnwand geführten Teilstrahl dafür Sorge getragen werden, daß an den jeweiligen Seitenwänden eine oxidierende Atmosphäre herrscht.

Da die Verbrennung in der primären Verbrennungszone unter Zufuhr von verdrallter Luft erfolgt, wird die Versetzung des jeweiligen Restluft-Teilstroms vorzugsweise so gewählt, daß die Strahlrichtung des Restluft-Teilstroms und die Drallrichtung des Brenners gleichgerichtet sind. Auf diese Weise wird eine Erhöhung des Dralls in der Flamme erreicht. Dabei ist selbstverständlich, daß der Drall der den Seitenwänden benachbarten Brenner so eingestellt wird, daß die Drallerhöhung möglich ist.

Weiterhin wird bevorzugt, daß die Drallrichtung benachbarter Brenner paarweise gegensinnig eingestellt ist.

Weiterhin wird bevorzugt, daß auf der Innenseite mindestens einer Schmelzkammerwand, vorzugsweise der Stirnwand, ein Luftschleier für den Schutz der Wand gegen eine reduzierende Atmosphäre aufgebaut wird.

Die Erfindung richtet sich auch auf eine Schmelzkammer mit Decke, Stirnwand und Seitenwänden mit in der Decke angeordneten Drallbrennern und mit in der Stirnwand angeordneten Luftdüsen. Der Drallbrenner besteht mindestens aus einem Staubrohr, einem das Staubrohr umgebenden Mantelluftrohr mit Dralleinrichtung und einem sich zur Schmelzkammer hin erweiternden Brennerkelch.

Erfindungsgemäß ist zum Schutz der Seitenwände vorgesehen, daß bei Ausbildung der Brennkammer als Schmelzkammer je Brenner mindestens eine Luftdüse vorhanden ist, die bezogen auf die Brennerachse seitlich versetzt angeordnet ist, wobei die Versetzung bei den den Seitenwänden benachbarten Brennern zur jeweiligen Seitenwand hin erfolgt und so gewählt ist, daß die Strahlrichtung des jeweiligen Restluftteilstroms und die Drallrichtung des Brenners gleichgerichtet sind.

Vorzugsweise sind mehrere Brenner in einer Reihe angeordnet und sind die Dralleinrichtungen der einzelnen Brenner so ausgebildet, daß die Drallrichtungen von Brennerpaaren gegensinnig sind.

Schließlich ist vorgesehen, daß in der Decke Luftdüsen zur Ausbildung eines Luftschleiers an mindestens einer Wand vorgesehen sind. Diese Luftdüsen schützen die Stirnwand der Brennerkammer.

Die Erfindung soll nun anhand der Figuren genauer erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine gestufte Schmelzkammer, wobei in jedem Deckenabschnitt eine Reihe von Staubbrennern angeordnet ist und

Fig. 2 eine Aufsicht auf einen Deckenabschnitt in Blickrichtung auf Pfeile II-II.

Bei der in der Fig. 1 zum Teil dargestellten Schmelzfeuerung ist einer Schmelzkammer 1 über einen Fangrost 2 ein Feuerraum 3 in an sich bekannter Weise nachgeordnet. Die Schmelzkammer 1 weist zwei Deckenabschnitte 4a und 4b, zwei Stirnwandabschnitte 5a und 5b, sowie zwei Seitenwände 6 und 7 und eine Rückwand 8 auf, an deren unteres Ende sich der Fangrost 2 anschließt. In jedem der Deckenabschnitte ist eine Reihe von Staubbrennern 9 angeordnet.

Es werden vorzugsweise Brenner eingesetzt, die in ihrem Aufbau mit Ausnahme der Luftdüsen dem in der DE-OS 29 08 448 beschriebenen Brenner entsprechen. In der Fig. 1 ist schematisch ein Staubrohr 10, ein das Staubrohr 10 konzentrisch umgebendes Mantelluftrohr 11 und ein Brennerkelch 12 dargestellt. In dem Mantelluftrohr ist weiterhin eine Dralleinrichtung 13 angeordnet.

Den Brennern 9 sind in schematischer Weise Flammkegel 14 mit einer primären Verbrennungszone 14a und einer sekundären Verbrennungszone 14b zugeordnet. Die gepunkteten Kurven zeigen an, daß in der primären Verbrennungszone 14a eine interne Rezirkulation stattfindet und ihr über eine externe Rezirkulation Rauchgase zugeführt werden.

In den Stirnwandabschnitten 5a bzw. 5b sind in Übereinanderanordnung mehrere Luftdüsen 15 angeordnet, die auf die sekundäre Verbrennungszone 14b ausgerichtet sind. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Luftdüsen tangential auf die sich an den Brennern 9 ausbildenden Flammen ausgerichtet. Bei der gezeigten Ausführungsform sind - ebenfalls aus Fig. 2 schematisch ablesbar - die Dralleinrichtungen 13 der Brenner 9 so ausgebildet, daß die durch die Kreispfeile angedeuteten Drallrichtungen paarweise gegensinnig verlaufen. Dabei ist die Drallrichtung der den Seitenwänden 6 und 7 benachbarten Brenner so gewählt, daß unter Berücksichtigung des angestrebten Gleichsinns zwischen Drall und Strahlrichtung der über die Düsen 15 zugeführten Restluftteilströme die Restluft jeweils zwischen Brenner 9 und zugeordneter Seitenwand 6 bzw. 7 zugeführt wird.

Falls sich in den Räumen zwischen den Stirnwänden 5a und 5b der Schmelzkammer 1 und den Flammen reduzierende Atmosphären einstellen sollten, kann es zweckmäßig sein, dort schützende Luftschleier aufzubauen. Bei der gezeigten Ausführungsform sind in den Deckenabschnitten 4a und 4b Schleierluftdüsen 16 vorgesehen, die Schutzschleier für die Stirnwand 5a bzw. 5b aufbauen. Die über die Schutzschleierdüsen 16 zuzuführende Luft wird den Erfordernissen entsprechend eingestellt. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, wird bevorzugt, daß die Düsen 15 den Restluftströmen eine Strömungskomponente in Richtung der Ausbreitungsrichtung der Flamme aufprägen.

Claims (6)

1. Verfahren zur Verbrennung von zündunwilligem Brenn­ stoffstaub über Deckenbrenner in einer Brennkam­ mer, bei welchem die Verbrennung in einer unter­ stöchiometrischen primären Verbrennungszone mit unmittelbarer Zufuhr von verdrallter Luft durch den jeweiligen Brenner und in einer überstöchio­ metrischen sekundären Verbrennungszone erfolgt, wobei die erforderliche Restluft in mindestens einem Teilstrahl durch die Stirnwand der Brenn­ kammer die jeweilige Flamme in vorgegebenem Ab­ stand von der Brennermündung erreicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung in einer Schmelzkammer er­ folgt und der jeweilige Restluftteilstrom der sekundären Verbrennungszone bezogen auf die je­ weilige Brennerachse seitlich versetzt zugeführt wird, wobei die Versetzung bei den den Seiten­ wänden benachbarten Brennern zu der jeweiligen Seitenwand hin erfolgt und die Versetzung des jeweiligen Restluftteilstroms so gewählt wird, daß die Strahlrichtung des Restluftteilstroms und die Drallrichtung des Brenners gleichgerichtet sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallrichtungen benachbarter Brenner paarweise gegensinnig eingestellt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite mindestens einer Schmelz­ kammerwand, vorzugsweise der Stirnwand, ein Luft­ schleier für den Schutz der Wand gegen eine re­ duzierende Atmosphäre aufgebaut wird.

4. Brennkammer mit mindestens Decke, Stirnwand und Seitenwänden mit in der Decke angeordneten Drall­ brennern und mit in der Stirnwand angeordneten Luftdüsen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Ausbildung der Brenn­ kammer (1) als Schmelzkammer je Brenner (9) mindestens eine Luftdüse (15) vorhanden ist, die bezogen auf die Brennerachse seitlich versetzt angeordnet ist, wobei die Versetzung bei den den Seitenwänden (6, 7) benachbarten Brennern zur jeweiligen Seitenwand hin erfolgt und so gewählt ist, daß die Strahlrichtung des jeweiligen Restluftteilstroms und die Drallrichtung des Brenners gleichgerichtet sind.

5. Brennkammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Bren­ ner (9) in einer Reihe angeordnet sind und die Dralleinrichtungen (13) der einzelnen Brenner so ausgebildet sind, daß die Drallrichtungen von Brennerpaaren gegensinnig sind (Fig. 2).

6. Schmelzkammer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Decke (4a; 4b) Luftdüsen (16) zur Ausbildung eines Luftschleiers an mindestens einer Wand (5a; 5b) vorgesehen sind.