DE3741181C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- DE3741181C2 DE3741181C2 DE3741181A DE3741181A DE3741181C2 DE 3741181 C2 DE3741181 C2 DE 3741181C2 DE 3741181 A DE3741181 A DE 3741181A DE 3741181 A DE3741181 A DE 3741181A DE 3741181 C2 DE3741181 C2 DE 3741181C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- combustion chamber
- coal
- combustion
- temperature
- combustible
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
- F23C6/04—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
- F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
- F23J15/022—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material for removing solid particulate material from the gasflow
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chimneys And Flues (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Kohleverbrennungssystem nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Kohleverbrennungssysteme, insbesondere zum Einsatz
bei Gasturbinen, sind bekannt. Die Verwendung von Kohle als
Brennstoff bietet dabei den Vorteil, daß sie sicher und in
ausreichender Menge zur Verfügung steht. Ihre gasförmigen
Verbrennungsprodukte haben jedoch typischerweise einen hohen
Gehalt an Stickoxiden (NO x) und enthalten mitgerissene
Schlacke und Asche, was für die Turbinenbestandteile schäd
lich ist.
Aus der GB 21 60 30A ist ein Kohleverbrennungssystem be
kannt, bei dem die Verbrennungsgase zwischen einer ersten
und einer zweiten Brennkammer durch Zufuhr von Kühlluft ab
gekühlt und in der zweiten Brennkammer durch Zufuhr von Kalk
entschwefelt werden. Anschließend werden diese Gase in einen
Sammelbehälter geleitet, der nach der ersten Brennkammer an
fallendes Schlackengranulat enthält, um weitere, für nachge
schaltete Systeme schädliche Bestandteile der Gase zu bin
den. Die Schlacke wird dadurch in Granulatform gebracht, daß
die nach der ersten Brennkammer herabfallende Schlacke durch
einen Luft- oder Wasserstrom abgeschreckt wird. Es hat sich
jedoch bei diesem bekannten System gezeigt, daß die Reini
gung der Gase von Stickoxiden nicht immer in dem gewünschten
Maß erfolgt.
Aus der US-PS 45 90 868 ist ein Verbrennungssystem für die
Verbrennung von pulverisierter Kohle bekannt, bei der die
heißen Verbrennungsgase tangential in eine Zyklonkammer ein
geführt und in eine kreisförmige Bewegung versetzt werden.
Aus dieser Zyklonkammer gelangen die heißen Verbrennungsgase
durch einen zentralen Durchlaß in eine zweite Brennkammer,
in der sie mit Frischluft vermischt und dadurch abgekühlt
werden. Der geschmolzene Kohlestaub fällt in der Form von
Schlacke in der Zyklonkammer nach unten auf ein Kühlsystem,
von dem die Schlacke abgeführt werden kann. Die aus der zwei
ten Brennkammer austretenden Gase werden durch weitere, nach
geschaltete Ascheabscheider nochmals von Aschebestandteilen
gereinigt. Diese bekannte Anordnung weist jedoch zwischen
dem Verbrenner und er Gasturbine keine Vorrichtungen auf,
mit denen die Verbrennungsgase von Stickoxiden oder anderen
schädlichen Gasbestandteilen gereinigt werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kohleverbren
nungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaf
fen, bei dem auf einfache und wirtschaftliche Weise eine zu
verlässige Reinigung der Gase von Stickoxiden und von für die Gasturbine schäd
lichen Bestandteilen, insbesondere eine
einfache und wirksame Ascheentfernung, gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verbrennungssystem wird pulveri
sierte oder aufgeschlämmte Kohle mit einer Primär-Luftzufuhr
in einer ersten Brennkammer bei einer Temperatur über der
Verschlackungstemperatur der Kohle verbrannt. Das aus der
ersten Brennkammer rasch ausströmende Gemisch aus geschmolze
ner Schlacke und brennbaren Gasen, wie Kohlenstoffmonoxid und
Wasserstoff, tritt durch einen Vorhang aus Wasser oder Dampf
in einer Abschreckstufe hindurch, der im wesentlichen sofort
die geschmolzene Schlacke fest werden läßt und die Tempera
tur der Gase reduziert. Dabei bewirkt das Durchleiten der Ga
se durch einen Wasser- oder Dampfvorhang eine Begrenzung
des NO x -Gehaltes der Gase. Der thermische Schock der raschen
Abkühlung läßt die Schlacke relativ kleinkörnig erstarren,
und die kleinen Körner sammeln sich in einem einfachen
Trägheitsabscheider unter der Abschreckstufe. Die brennbaren
Gase mit etwas mitgerissener Restasche strömen in einem
gewundenen Pfad durch den Trägheitsabscheider und dann in
einen Zyklonabscheider, in welchem mehr als 99% der mit
gerissenen Aschenteilchen mit einer Größe von mehr als 10 µm
entfernt werden. Aus dem Zyklonabscheider treten die asche
freien brennbaren Gase in eine zweite Brennkammer ein, in
welcher das Gasgemisch mit einem Zustrom von Sekundärluft
eine Spontanverbrennung einleitet, die die Gastemperatur wie
der über die Verschlackungstemperatur der Kohle anhebt. Ab
stromseitig von der zweiten Brennkammer wird Verdünnungsluft
zur Herabsetzung der Gastemperatur auf eine niedrigere Tur
bineneinlaßtemperatur hinzugefügt.
Vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind aus den
Unteransprüchen ersichtlich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei
spielsweise näher erläutert; in dieser zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen
Kohleverbrennungssystems,
Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht des innerhalb
des mit "2" bezeichneten Kreises in Fig. 1
gelegenen Teiles des Systems,
Fig. 3 eine Ansicht allgemein in Richtung der
Pfeile 3-3 in Fig. 1 mit einer schema
tischen Darstellung einer zum Verbrennungs
system gehörigen Gasturbine,
Fig. 4 eine auseinandergezogene perspektivische
Darstellung, unter Weglassung einiger
Teile, eines Kohleverbrennungssystemes
erfindungsgemäßer Art, und
Fig. 5 eine Darstellung ähnlich Fig. 1 eines
abgewandelten erfindungsgemäßen Kohle
verbrennungssystems.
Das Kohleverbrennungssystem 10 nach Fig. 1 und 3 ist
erfindungsgemäß aufgebaut und wird als externer
Verbrenner für die in Fig. 3 schematisch dargestellte
Gasturbine 12 betrieben. Die Turbine 12, die als
stationärer Industriemotor dargestellt ist, jedoch für
mobile Anwendung beispielsweise in einer Lokomotive Anwendung
finden kann, enthält einen Kompressor 14 und eine
Turbine 16, die über eine Welle 18 miteinander verbunden
sind. Die Turbine 16 treibt den Kompressor 14 und auch
eine schematisch dargestellte Last 20, beispielsweise
einen Stromgenerator, an.
Das Verbrennungssystem 10 ist an einer horizontalen
Grundfläche 22 angebracht und enthält eine allgemein
zylindrische erste Brennkammer, die um eine
vertikale Achse 26 zentriert ist. Eine strukturelle
Stützplattform 28 umgibt die erste Brennkammer 24 und
sitzt auf der Grundfläche 22 auf. Das Verbrennungssystem
10 enthält weiter eine Abschreckstufe 30 (Fig. 4), die
unten starr an der ersten Brennkammer angebracht ist,
einen Trägheitsabscheider 32 unter der Abschreckstufe
und starr mit dieser verbunden, einen Zyklonabscheider
34, eine zweite Brennkammer 36 und eine
Verdünnungsstufe 38 (Fig. 3). Eine schematisch
dargestellte Primärluftleitung 40 (Fig. 3) erstreckt
sich von dem Kompressor 14 zu einem Einlaßgehäuse 42 an
der Oberseite der ersten Brennkammer 24. Ein erster
Leitungszug 44 verbindet den Trägheitsabscheider 32 mit
dem Zyklonabscheider 34, und ein zweiter Leitungszug 46
den Zyklonabscheider 34 mit der zweiten Brennkammer
36. Ein dritter Leitungszug 48 verbindet die
zweite Brennkammer 36 mit der Verdünnungsstufe 38 und
ein vierter Leitungszug 50 (Fig. 3) erstreckt sich von
der Verdünnungsstufe zu einem Verbindungsflansch 52, an
welchen sich ein schematisch dargestellter fünfter
Leitungszug 54 zur Turbine 16 anschließt. Eine
Sekundärluftleitung 56 zweigt von der Primärluftleitung
40 ab und führt zu der zweiten Brennkammer 36, und
eine Verdünnungsluftleitung 58 zweigt gleicherweise von
der Primärluftleitung 40 zur Verdünnungsstufe 38 ab.
Wie am besten in Fig. 4 zu sehen, enthält die
erste Brennkammer 24 einen zylindrischen Außenmantel
60 und einen Innenmantel 62 aus hochtemperaturfestem
gießbaren feuerfesten Material. Der Innenmantel 62
besitzt einen Innendurchmesser D 1 und mündet mit einer
kreisförmigen Öffnung 64 mit gleichem Durchmesser nach
unten.
Wie am besten in Fig. 2 zu sehen, bestimmt der Innenraum
des Einlaßgehäuses 42 oben auf der ersten Brennkammer
24 eine Einlaßkammer 66, die mit einem zylindrischen
Durchlaß 68 in der Mitte einer glockenförmigen Mündung
70 in die Mitte des Innenmantels 62 der ersten Brenn
kammer mündet. Eine Düse 72 ist zentral am Einlaßge
häuse 42 angebracht und enthält ein Außengehäuse 74 und
in diesem ein Innengehäuse 76. Das Außengehäuse 74 steht
in den Durchlaß 68 hinein vor und trägt eine Vielzahl
von schrägstehenden Außenflügeln 78, die der von der
Einlaßkammer 66 in die erste Brennkammer 24
einströmenden Primärluft eine Wirbelbewegung erteilen.
Eine Brennstoff-Zuführleitung 80 schließt außerhalb des
Einlaßgehäuses 66 an das Innengehäuse 76 der Düse an und
transportiert pulverisierte Kohle in Schlamm- oder in
Pulverform zum unteren Ende des Innengehäuses. Eine
Zerstäuber-Luftleitung 82 (Fig. 2 und 3) zweigt von der
Primärluftleitung 40 ab und ist mit dem Raum zwischen
den Innen- und Außengehäusen 76, 74 der Düse verbunden.
Die Zerstäuberluft strömt durch eine Vielzahl von
Zerstäuberflügeln 84 am Innengehäuse in die
erste Brennkammer 24 ein. Die wirbelnde Zerstäuber
luft vermischt sich mit der pulverisierten Kohle, die
aus dem Ende des Innengehäuses austritt, und verteilt
sie fein. Die hier dargestellte Düse 72, die nicht Teil
der Erfindung ist, steht hier für irgendeine der auf
diesem Einsatzgebiet verwendeten Düsenformen.
Die Abschreckstufe 30 enthält ein zylindrisches Gehäuse
86 mit einer Innenwand 88, die einen Durchlaß der
Abschreckstufe bestimmt. Die Innenwand besitzt einen
Durchmesser D 2, der den Durchmesser D 1 des Innenmantels
62 der ersten Brennkammer 24 übertrifft. Der Durchlaß
kann mit feuerfestem Material ausgekleidet sein, es kann
aber auch die Abschreckstufe wassergekühlt ausgeführt
werden. Ein Flansch 90 an der Abschreckstufe schafft
eine starre Verbindung derselben mit einem
entsprechenden Flansch 92 an der ersten Brennkammer 24, so
daß die Abschreckstufe längs der Vertikalachse 26
ausgerichtet ist. Eine Vielzahl von Kühlmittel-Zuführ
rohren 94 ist an eine entsprechende Vielzahl von Düsen
in der Abschreckstufe angeschlossen, die so ausgelegt
sind, daß horizontale Kühlmittelsprühstrahlen über den
Durchlaß der Abschreckstufe gerichtet werden. Die
Düsen sind so angeordnet, daß ein Kühlmittelvorhang sich
in einer senkrecht auf der Achse 26 stehenden Ebene
vollständig über den Durchlaß erstreckt. Bevorzugtes
Kühlmittel ist Wasser, es kann jedoch auch Dampf oder
ein anderes inertes Fluid mit hoher Wärmekapazität
benutzt werden.
Der Trägheitsabscheider 32 besitzt ein zylindrisches
Gehäuse 96 mit einem Flansch 98 an der Oberseite, der
eine starre Verbindung mit einem Flansch 100 an der
Unterseite der Abschreckstufe 30 schafft. Eine
schematisch dargestellte Prallplatte 102 ist in
dem Abscheider 32 eingesetzt und verhindert eine
geradlinige Verbindung zwischen der Oberseite des
Abscheiders und der Öffnung der ersten Leitung durch das
zylindrische Gehäuse 96 des Abscheiders. Eine
Schlackenfalle 104 unter der Prallplatte 102 wird durch
einen Deckel 106 verschlossen, der einen Schlackenkasten
oder ein anderes übliches Mittel zum Entnehmen von
Feststoffen aus einer Hochdruckumgebung ohne
Druckverlust darstellt.
Der Zyklonabscheider 34 besitzt ein zylindrisches
Mittelgehäuse 108, das längs einer allgemein schräg nach
unten abfallenden Achse 110 (Fig. 1) ausgerichtet ist,
ein an einem Ende des Mittelgehäuses 108 starr
angebrachtes kegelförmiges Endgehäuse 112 und eine
Endwand 114, die das gegenüberliegende Ende des
Mittelgehäuses 108 abschließt. Die Innenflächen des
Mittel- und des Endgehäuses 108, 112 und die Endwand 114
sind vorzugsweise hochtemperaturfest ausgekleidet,
können jedoch auch aus einer hochtemperaturbeständigen
Legierung gebaut sein. Die erste Leitung 44 mündet
allgemein tangential zur Innenfläche der hochtemperatur
festen Auskleidung des Mittelgehäuses 108 in dasselbe.
Die zweite Leitung 46 ist nach der Achse 110 ausgerich
tet und reicht durch die Endwand 114, wodurch das innere
Ende der Leitung innerhalb des Mittelgehäuses 108
aufgefangen oder getragen ist.
Die zweite Brennkammer 36 ist vorzugsweise, jedoch
nicht unbedingt vom Zyklontyp und enthält ein
zylindrisches, an beiden Enden geschlossenes Gehäuse
116. Das fernliegende Ende der zweiten Leitung 46 mündet
in den Innenraum des Gehäuses 116 tangential
zu dessen Innenwand, und diese ist auch mit einem
gießfähigen feuerfesten Material ausgekleidet. Die
Sekundärluftleitung 56 mündet in gleicher Weise in das
Gehäuse 116 und kann so
angeordnet sein, daß die Turbulenz in diesem durch
Austreten der Sekundärluft im Gegenstrom zu dem aus der
zweiten Leitung ausströmenden Gas erhöht wird. Die
dritte Leitung 48 ist an einer Endwand des Gehäuses
abgestützt, wobei ein inneres Ende innerhalb des
Gehäuses 116 aufgefangen ist.
Die Verdünnungsstufe 38, die nur in Fig. 3 gezeigt ist,
wird im wesentlichen durch einen Zylinder gebildet, in
welchen die dritte und die vierte Leitung 48, 50 von
entgegengesetzten Enden her münden. Die Verdünnungsstufe
38 gehört besonders zu der erfindungsgemäßen Gastur
binenanwendung des Verbrennungssystemes wegen der
Temperaturbegrenzungen für das heiße bewegte Gasfluid,
das in die Turbine 16 durch die vierte und die fünfte
Leitung 50, 54 eingeführt wird. Bei anderen Anwendungen
kann die Verdünnungsstufe weggelassen und die vierte
Leitungsstufe 50 direkt mit dem abstromseitig
anschließenden Verbraucher verbunden werden.
Mit besonderem Bezug auf Fig. 4 wird der Betrieb des
Verbrennungssystems 10 folgendermaßen beschrieben, wobei
die hier angegebenen Zahlenwerte Schätzwerte sind für
einen Motor mit einer Leistung von ca. 4847 kW
(6500 HP). Der Kompressor 14 führt etwa 3,72 kg/s
(8,21 PPS = pounds per second) Primärluft zur
Einlaßkammer 66. Pulverisierte Kohle in einem
Kohle/Wasser-Schlamm wird mit einer Rate von etwa
1,17 kg/s (2,59 PPS) zur Düse 72 transportiert. In der
heißen Zerstäubungsluft vom Kompressor wird der
Wassergehalt des Schlammes verdampft und die Kohle in
der ersten Brennkammer 24 dispergiert, in welcher die
Verbrennung in einer brennstoffreichen Umgebung
stattfindet, die durch ein Äquivalenzverhältnis von ca.
1,6 charakterisiert ist. Diese Verbrennung geschieht bei
einer Temperatur von ca. 1427°C (2600°F), die weit über
der Verschlackungstemperatur der Kohle liegt.
Dementsprechend ist der Abstrom von der ersten Brennkammer
24 durch die kreisförmige Öffnung 64 ein nach unten
gerichteter rascher kontinuierlicher Strom von brennbaren
Gasen, die Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff enthalten,
mit mitgerissenen Tröpfchen aufgeschmolzener Schlacke.
Zusätzlich zur mitgerissenen Schlacke kann sich etwas
Schlacke an dem Innenmantel 62 sammeln und durch die
kreisförmige Öffnung 64 nach unten abtropfen.
Wenn der Abstrom von der ersten Brennkammer 24 in den
Durchlaß der Abschreckstufe 30 eintritt, muß er einen
Wasservorhang durchqueren, der durch Düsen mit einer
Rate von ungefähr 0,9 kg/s (2 PPS) eingesprüht wird. Da
der Durchmesser der kreisförmigen Öffnung 64 der
ersten Brennkammer 24 kleiner als der Durchmesser D 2
des Kehlbereiches der Abschreckstufe 30 ist, durchläuft
alle geschmolzene Schlacke, auch der an der Innenfläche
des Innenmantels 62 abtropfende Anteil, den Wasservor
hang, ohne sich an den Wandbereich der Abschreckstufe
anzuhängen. Bei Berührung mit dem Wasser fällt die
Temperatur der Gase und der geschmolzenen Schlacke auf
ca. 927°C (1700°F) ab, d.h. unter die
Verschlackungstemperatur der Kohle, so daß die Schlacke
erstarrt. Der thermische Schock des schnellen Erstarrens
erbringt ein Zerkleinern der verfestigten Schlacke zu
Körnchen mit Durchmessern in der Größenordnung von 5 mm
(0,2 inch). Zusätzlich bildet sich etwas leichtere
Restasche und wird in dem Gasstrom, der in Vertikalrich
tung nach unten fortschreitet, mit den Schlackenkörnchen
zu dem Trägheitsabscheider 32 mitgerissen.
Im Trägheitsabscheider 32 prallen die brennbaren Gase,
die Restasche und die festen Schlackenkörnchen auf
die Prallplatte 102 auf und werden durch diese
abgelenkt. Die Gase und die relativ leichte mitgerissene
Asche umströmt die Prallplatte und gelangt dann in den
ersten Leitungsabschnitt 44, der zum Zyklonabscheider 34
weiterführt. Die schwereren Schlackenkörnchen werden
jedoch in der Schlackenfalle 104 aufgefangen und sie
werden von dort kontinuierlich oder in entsprechenden
Abständen abgezogen.
Der Strom brennbarer Gase in dem ersten Leitungsab
schnitt 44 mit ca. 5,81 kg/s (12,8 PPS) tritt in den
Zyklonabscheider 34 ein und umwirbelt die Innenfläche
des Zentralgehäuses 108. Die mitgerissene Restasche wird
in einem Ausmaß in Größenordnung von 99,85% der
Ascheteilchen mit mehr als 10 µm Größe von den
brennbaren Gasen abgetrennt und von diesen entfernt,
bevor die brennbaren Gase in den zweiten
Leitungsabschnitt 46 eintreten. Die Restasche und ggf.
in dem Zyklonabscheider 34 abgetrennte Schlacke wandern
zu dem kleinen Ende des Endgehäuses 110, und dort kann
das Material leicht entnommen werden.
Der im wesentlichen aschefreie Strom brennbarer Gase
fließt durch den zweiten Leitungsabschnitt 46 in die
zweite Brennkammer 36. Sekundärluft wird mit einer
Rate von ca. 2,29 kg/s (5,04 PPS) der zweiten Brenn
kammer 36 durch die Sekundärluftleitung 56 in einer
Weise zugeführt, die dort möglichst große Turbulenz
erzeugt. Die Sekundärluft leitet
eine Spontanverbrennung der brennbaren Gase bei einem
Äquivalenzverhältnis von ca. 0,44 ein, wodurch die
gesamten brennbaren Bestandteile verbraucht werden.
Diese Verbrennung erzeugt einen kontinuierlichen Strom
von Heißgas-Antriebsfluid bei etwa 1538°C (2800°F).
Da diese Temperatur von 1538°C (2800°F) über der
üblichen Turbineneinlaßtemperatur liegt, wird ein
Verdünnungsluftstrom von etwa 7,64 kg/s (16,85 PPS) zu
dem kontinuierlichen Strom des Heißgas-Antriebsfluides
in der Verdünnungsstufe 38 hinzugemischt. Das Mischen
des Heißgas-Antriebsfluids mit der kühleren Verdünnungs
luft reduziert die Gastemperatur auf einen annehmbaren
Wert von 1113°C (2035°F), der immer noch über der
Verschlackungstemperatur der Kohle liegt. Das
Heißgas-Antriebsfluid wird dann durch den vierten und
den fünften Leitungsabschnitt 50 und 54 in die Turbine
16 eingeführt.
In Fig. 5 ist ein abgewandeltes Verbrennungssystem 10′
erfindungsgemäßer Art dargestellt. Das Verbrennungs
system 10′ besitzt eine erste Brennkammer 24′, eine
Abschreckstufe 30, einen Trägheitsabscheider 32′, einen
Zyklonabscheider 34′ und eine zweite Brennkammer
36′, und diese Bauteile entsprechen jeweils den
Bauteilen
bei dem vorher beschriebenen
Verbrennungssystem 10. Bei dem in Fig. 5 gezeigten
abgewandelten Verbrennungssystem 10′ ist jedoch der
Zyklonabscheider 34′ um eine Vertikalachse 110′
ausgerichtet, so daß die Restasche aus dem Zyklonab
scheider 34′ besser entfernt werden kann, und kein so
großer Raum an einer Grundfläche 22′ nötig ist.
Claims (4)
1. Kohleverbrennungssystem mit einer Druckluftquelle und
einer Zulieferung von pulverisierter Kohle entweder in
Form eines trockenen Pulvers oder eines feuchten
Schlamms, bei dem die pulverisierte Kohle mit der Druck
luft in einer Brennkammer kontinuierlich gemischt und
verbrannt wird, die bei der Verbrennung gebildeten
Schlacke- und Ascheteilchen daraufhin entfernt werden
und die während der Verbrennung erzeugten Gase mit Kühl
luft verdünnt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kohleverbrennungssystem umfaßt:
eine erste Brennkammer (24), Mittel (40, 80, 82), welche die erste Brennkammer (24) mit der Druckluftquelle und der Zulieferung pulverisierter Kohle verbinden, wobei die Kohle mit einem Primäranteil der Druckluft in der ersten Brennkammer (24) bei einem Äquivalenzverhältnis größer als eins, d. h. bei Luftmangel, und einer die Ver schlackungstemperatur der Kohle übertreffenden Tempera tur verbrannt wird, so daß ein Strom von brennbaren heißen Gasen und geschmolzener Schlacke aus der ersten Brennkammer austritt,
eine mit der ersten Brennkammer (24) verbundene Ab schreckstufe (30), die einen Druchlaß besitzt und den Strom von brennbaren heißen Gasen und geschmolzener Schlacke aufnimmt, wobei Mittel (94) in der Abschreck stufe (30) einen sich über den Durchlaß erstreckenden Kühlmittelvorhang erzeugen, der den Strom aus brennbaren heißen Gasen und geschmolzener Schlacke durchschneidet, wobei der Kühlmittelvorhang die Temperatur des Stromes brennbarer heißer Gase und geschmolzener Schlacke unter der Verschlackungstemperatur der Kohle absenkt, so daß die geschmolzene Schlacke sich verfestigt und in eine Vielzahl von in dem Strom brennbarer heißer Gase mit einer gewissen Menge von Restasche mitgerissenenen festen Schlackenkörnchen zerfällt,
einen ersten, an die Abschreckstufe (30) angeschlossenen Trägheitsabscheider (32), der den Strom von brennbaren heißen Gasen mit der mitgerissenen Restasche und den festen Schlackenkörnchen aufnimmt und im wesentlichen alle festen Schlackenkörnchen von den brennbaren heißen Gasen abscheidet,
einen zweiten, an dem ersten Trägheitsabscheider (32) angeschlossenen Trägheitsabscheider (34), der den Strom von brennbaren heißen Gasen mit mitgerissener Restasche aufnimmt und im wesentlichen die gesamte Restasche von den brennbaren Gasen abscheidet,
eine an dem zweiten Trägheitsabscheider (34) und der Druckluftquelle angeschlossene zweite Brennkammer (36), in der die brennbaren heißen Gase mit einem zweiten An teil von Druckluft zum Einleiten von Spontanverbrennung der brennbaren heißen Gase bei einem Äquivalenzverhält nis kleiner als eins, d. h. bei Luftüberschuß, vermischt werden und ein Strom von im wesentlichen aschefreiem Heißgas-Antriebsfluid bei einer über der Verschlackungs temperatur der Kohle liegenden Temperatur erzeugt wird, und
Leitungsmittel (38, 50, 54), die an der zweiten Brenn kammer (36) zum Transportieren des Heißgas-Antriebs fluids zu einem Verbrauchergerät (16) angeschlossen sind.
eine erste Brennkammer (24), Mittel (40, 80, 82), welche die erste Brennkammer (24) mit der Druckluftquelle und der Zulieferung pulverisierter Kohle verbinden, wobei die Kohle mit einem Primäranteil der Druckluft in der ersten Brennkammer (24) bei einem Äquivalenzverhältnis größer als eins, d. h. bei Luftmangel, und einer die Ver schlackungstemperatur der Kohle übertreffenden Tempera tur verbrannt wird, so daß ein Strom von brennbaren heißen Gasen und geschmolzener Schlacke aus der ersten Brennkammer austritt,
eine mit der ersten Brennkammer (24) verbundene Ab schreckstufe (30), die einen Druchlaß besitzt und den Strom von brennbaren heißen Gasen und geschmolzener Schlacke aufnimmt, wobei Mittel (94) in der Abschreck stufe (30) einen sich über den Durchlaß erstreckenden Kühlmittelvorhang erzeugen, der den Strom aus brennbaren heißen Gasen und geschmolzener Schlacke durchschneidet, wobei der Kühlmittelvorhang die Temperatur des Stromes brennbarer heißer Gase und geschmolzener Schlacke unter der Verschlackungstemperatur der Kohle absenkt, so daß die geschmolzene Schlacke sich verfestigt und in eine Vielzahl von in dem Strom brennbarer heißer Gase mit einer gewissen Menge von Restasche mitgerissenenen festen Schlackenkörnchen zerfällt,
einen ersten, an die Abschreckstufe (30) angeschlossenen Trägheitsabscheider (32), der den Strom von brennbaren heißen Gasen mit der mitgerissenen Restasche und den festen Schlackenkörnchen aufnimmt und im wesentlichen alle festen Schlackenkörnchen von den brennbaren heißen Gasen abscheidet,
einen zweiten, an dem ersten Trägheitsabscheider (32) angeschlossenen Trägheitsabscheider (34), der den Strom von brennbaren heißen Gasen mit mitgerissener Restasche aufnimmt und im wesentlichen die gesamte Restasche von den brennbaren Gasen abscheidet,
eine an dem zweiten Trägheitsabscheider (34) und der Druckluftquelle angeschlossene zweite Brennkammer (36), in der die brennbaren heißen Gase mit einem zweiten An teil von Druckluft zum Einleiten von Spontanverbrennung der brennbaren heißen Gase bei einem Äquivalenzverhält nis kleiner als eins, d. h. bei Luftüberschuß, vermischt werden und ein Strom von im wesentlichen aschefreiem Heißgas-Antriebsfluid bei einer über der Verschlackungs temperatur der Kohle liegenden Temperatur erzeugt wird, und
Leitungsmittel (38, 50, 54), die an der zweiten Brenn kammer (36) zum Transportieren des Heißgas-Antriebs fluids zu einem Verbrauchergerät (16) angeschlossen sind.
2. Verbrennungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlmittelvorhang ein aus einer Vielzahl von an
der Abschreckstufe (30) angebrachten Düsen ausgesprühter
Wasserschleier ist.
3. Verbrennungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlmittelvorhang ein aus einer Vielzahl von an
der Abschreckstufe (30) angebrachten Düsen ausgesprühter
Dampfschleier ist.
4. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in
Kombination mit einem Gasturbinenmotor, der einen Druck
luft liefernden Kompressor und eine mit dem Kompressor
verbundene Turbine besitzt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Brennkammer (24) zylindrisch ausgebildet
und um eine Vertikalachse zentriert ist und einen kreis
förmigen Auslaß (64) mit einem vorbestimmten ersten
Durchmesser (D 1) besitzt, daß der Durchlaß der Abschreck
stufe (30) ein zylindrisches Rohr ist, das um die verti
kale Achse (26) zentriert ist und einen vorbestimmten
zweiten Durchmesser (D 2) besitzt, der den ersten Durch
messer (D 1) übertrifft, daß der Kühlmittelvorhang sich
über den Durchlaß der Abschreckstufe in einer Ebene senk
recht zu der vertikalen Achse (26) erstreckt, daß der
erste Trägheitsabscheider (32) direkt unter der Ab
schreckstufe (30) nach der vertikalen Achse (26) ausge
richtet ist, daß eine Verdünnungsstufe (38) an der zwei
ten Brennkammer (36) und dem Kompressor (14) so ange
schlossen ist, daß der Strom von Heißgas-Antriebsfluid
aufgenommen und mit einem Verdünnungsanteil der Druck
luft gemischt wird, um die Temperatur des Stromes von
Heißgas-Antriebsfluid auf eine vorbestimmte Turbinenein
laßtemperatur, die über der Verschlackungstemperatur der
Kohle liegt, zu vermindern, und daß die Leitungsmittel
(50, 54) mit der Verdünnungsstufe (38) verbunden sind,
um den Strom von Heißgas-Antriebsfluid zu der Turbine
(16) zu befördern.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/036,231 US4768446A (en) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | Coal combustion system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3741181A1 DE3741181A1 (de) | 1988-10-27 |
DE3741181C2 true DE3741181C2 (de) | 1989-11-02 |
Family
ID=21887424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873741181 Granted DE3741181A1 (de) | 1987-04-09 | 1987-12-04 | Kohleverbrennungssystem fuer eine gasturbine |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4768446A (de) |
JP (1) | JPH0615923B2 (de) |
AU (1) | AU590134B2 (de) |
DE (1) | DE3741181A1 (de) |
GB (1) | GB2203231B (de) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4960056A (en) * | 1989-09-08 | 1990-10-02 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Slag processing system for direct coal-fired gas turbines |
US4961389A (en) * | 1989-09-08 | 1990-10-09 | Westinghouse Electric Corp. | Slag processing system for direct coal-fired gas turbines |
US5365865A (en) * | 1991-10-31 | 1994-11-22 | Monro Richard J | Flame stabilizer for solid fuel burner |
US5131334A (en) * | 1991-10-31 | 1992-07-21 | Monro Richard J | Flame stabilizer for solid fuel burner |
US5255506A (en) * | 1991-11-25 | 1993-10-26 | General Motors Corporation | Solid fuel combustion system for gas turbine engine |
US5415114A (en) * | 1993-10-27 | 1995-05-16 | Rjc Corporation | Internal air and/or fuel staged controller |
US5908003A (en) * | 1996-08-15 | 1999-06-01 | Gas Research Institute | Nitrogen oxide reduction by gaseous fuel injection in low temperature, overall fuel-lean flue gas |
EP1697035B1 (de) * | 2003-12-22 | 2017-11-15 | Warren H. Finlay | Pulverbildung durch atmosphärische sprühgefriertrocknung |
US20090272822A1 (en) * | 2008-04-30 | 2009-11-05 | General Electric Company | Feed injector systems and methods |
US9005322B2 (en) | 2011-07-12 | 2015-04-14 | National Institute Of Clean And Low-Carbon Energy (Nice) | Upgrading coal and other carbonaceous fuels using a lean fuel gas stream from a pyrolysis step |
US9228744B2 (en) | 2012-01-10 | 2016-01-05 | General Electric Company | System for gasification fuel injection |
KR101385982B1 (ko) * | 2012-12-05 | 2014-04-16 | 에스케이에너지 주식회사 | 석유 코크스 보일러 |
US9545604B2 (en) | 2013-11-15 | 2017-01-17 | General Electric Company | Solids combining system for a solid feedstock |
US9327320B1 (en) | 2015-01-29 | 2016-05-03 | Green Search, LLC | Apparatus and method for coal dedusting |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2651176A (en) * | 1946-08-17 | 1953-09-08 | Bituminous Coal Research | Coal fired gas turbine power plant |
US2861423A (en) * | 1955-06-16 | 1958-11-25 | Jerie Jan | Combined combustion chamber for burning pulverized fuel and flyash separator |
US4089631A (en) * | 1976-09-23 | 1978-05-16 | General Electric Company | Coal-burning gas turbine combustion system for reducing turbine erosion |
US4164846A (en) * | 1977-11-23 | 1979-08-21 | Curtiss-Wright Corporation | Gas turbine power plant utilizing a fluidized-bed combustor |
US4357152A (en) * | 1979-07-02 | 1982-11-02 | Progressive Development, Inc. | Fluid borne particulate separator |
US4338782A (en) * | 1979-11-23 | 1982-07-13 | Marchand William C | Gas turbine combustion system utilizing renewable and non-critical solid fuels with residue remover to minimize environmental pollution |
US4479442A (en) * | 1981-12-23 | 1984-10-30 | Riley Stoker Corporation | Venturi burner nozzle for pulverized coal |
US4515093A (en) * | 1982-03-04 | 1985-05-07 | Beardmore David H | Method and apparatus for the recovery of hydrocarbons |
JPS611913A (ja) * | 1984-06-14 | 1986-01-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | スラグタツプ燃焼装置 |
US4660478A (en) * | 1984-11-13 | 1987-04-28 | Trw Inc. | Slagging combustor with externally-hot fuel injector |
US4590868A (en) * | 1985-02-22 | 1986-05-27 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Coal-fired combined plant |
-
1987
- 1987-04-09 US US07/036,231 patent/US4768446A/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-11-11 GB GB8726431A patent/GB2203231B/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-11-24 AU AU81627/87A patent/AU590134B2/en not_active Ceased
- 1987-12-04 DE DE19873741181 patent/DE3741181A1/de active Granted
- 1987-12-09 JP JP62309757A patent/JPH0615923B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0615923B2 (ja) | 1994-03-02 |
AU8162787A (en) | 1988-10-13 |
US4768446A (en) | 1988-09-06 |
AU590134B2 (en) | 1989-10-26 |
GB8726431D0 (en) | 1987-12-16 |
GB2203231A (en) | 1988-10-12 |
DE3741181A1 (de) | 1988-10-27 |
GB2203231B (en) | 1991-01-09 |
JPS63254303A (ja) | 1988-10-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3741181C2 (de) | ||
DE2842032C2 (de) | ||
DE102011088628B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Flugstromvergasung fester Brennstoffe unter Druck | |
DE3306483C2 (de) | ||
DD227980A1 (de) | Apparat fuer die vergasung von kohlenstaub | |
DE2918859A1 (de) | Anlage zum entgasen und/oder vergasen von kohle | |
DE2804513A1 (de) | Brenner | |
DE3726875A1 (de) | Gasbrenner | |
EP0937944B1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Verbrennung vanadiumhaltiger Brennstoffe | |
EP0101462B1 (de) | Brenner für staubförmige, gasförmige und/oder flüssige brennstoffe | |
DE3024469A1 (de) | Verfahren und einrichtung zur partialoxidation von kohlenstoffhaltigen feststoffen | |
DE4336100C1 (de) | Vorrichtung zur Abscheidung flüssiger Asche | |
EP0496856A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur vollständigen trockenen entschwefelung von so 2?- und staubhaltigen verbrennungsabgasen. | |
DE2729476C3 (de) | Kohlenstaubbrenner mit zentraler Kohlenstaub-Luft-Zuführung | |
DE2816282C2 (de) | Müllverbrennungsofen mit einem Wirbelbett | |
DE952206C (de) | Brenstaubfeuerung mit Flugaschen-Schmelzanlage | |
DE2617897C2 (de) | Vergasungsreaktor für gemahlene Kohle | |
EP0064089B1 (de) | Vorrichtung zur Kohlenstaub-Druckvergasung | |
DE3810454A1 (de) | Kraftanlage zur verbrennung von brennstoff in einem wirbelbett | |
DE885766C (de) | Einrichtung zur Vergasung staubfoermiger oder feinkoerniger Brennstoffe | |
DE975423C (de) | Vorrichtung zur Vergasung von staubfoermigen festen Brennstoffen mit Verfluessigung der Asche | |
EP1108186B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur abgasreinigung mittels thermischer nachverbrennung | |
DD237319A1 (de) | Vorrichtung fuer das abfuehren von fluessiger schlacke und gas aus einem gasgenerator | |
DE1458766C (de) | Röstvorrichtung mit einer Brennkammer zur Wärmebehandlung pulverförmiger Massen | |
DE2424069A1 (de) | Verfahren zum verbrennen organischer brennstoffe in einer wirbelfeuerung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: WILKES, COLIN, LEBANON, IND., US MONGIA, HUKAM CHAND, CARMEL, IND., US TRAMM, PETER COWLEY, INDIANAPOLIS, IND., US |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: ALLISON ENGINE CO., INC., INDIANAPOLIS, IND., US |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |