DE3809429A1 - BURNER SYSTEM FOR COMBUSTION OF SOLID FUELS IN GASEOUS CONDITION - Google Patents
BURNER SYSTEM FOR COMBUSTION OF SOLID FUELS IN GASEOUS CONDITIONInfo
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Abstract
Description
Während bei Steinkohle - sofern sie nicht als Kohlestaub ver brannt wird - ein eben liegender, fester oder beweglicher Rost angewandt wird, sind z.B. für stückige Braunkohlen feststehen de oder mechanisch bewegte Treppen- und auch Muldenroste gebräuchlich. Heizwert, Wasser- und auch Aschegehalt, Körnung, flüchtige Bestandteile, Beschaffenheit der Rückstände und die Eigenschaft der Schlacke sind bei der konstruktiven Gestaltung der Feuerung maßgebend. Eine Sonderstellung nehmen dabei Anla gen zur Verbrennung von Abfallstoffen ein. An sie werden die höchsten Anforderungen gestellt, um einen möglichst vollständi gen Gasausbrand zu erreichen. Nachteilig bei allen bekannten Feuerungsarten ist aber, daß bisher immer versucht wird, den Primär- und den Sekundärverbrennungsvorgang in einem Raum, oder wenigstens in unmittelbar zusammenhängenden Räumen durchzu führen. Diese konstruktiven Gegebenheiten wirken sich ungünstig bei der Verbrennung fester Brennstoffe aus, weil die für eine vollkommene Verbrennung notwendigen thermodynamischen, chemi schen und strömungsabhängigen Einzelprozesse auf dem allgemein kurzen und geradlinigen Weg zwischen Glutbett und der Abhitze zone nicht voll wirksam werden können. While hard coal - if it is not burned as coal dust - a flat, fixed or movable grate is used, for example lumpy or mechanically moving stair and trough grates are common for lumpy brown coal. The calorific value, water and ash content, grain size, volatile components, the nature of the residues and the properties of the slag are decisive in the structural design of the furnace. Plants for the combustion of waste materials have a special position. The highest demands are placed on them in order to achieve the most complete gas burnout possible. A disadvantage of all known types of firing, however, is that so far attempts have always been made to carry out the primary and secondary combustion processes in one room, or at least in directly connected rooms. These structural conditions have an unfavorable effect on the combustion of solid fuels, because the thermodynamic, chemical and flow-dependent individual processes required for perfect combustion cannot take full effect on the generally short and straight path between the ember bed and the waste heat zone.
Durch die im wesentlichen geradlinige, von einem Rost oder einem anderen Vergasungselement ausgehende Strömung der Brenn gase, stellen sich für die Verbrennung ungünstig hohe Strömungs geschwindigkeiten ein. Dadurch können Schlieren ungenügend ausgebrannter Gase aus dem Feuerraum in den Abhitzebereich und danach in den Abgasstrom gelangen. Das Einblasen von Sekundärluft wirkt sich dabei nicht im vollen Umfang günstig aus, weil die eingeblasene Sekundärluft in größerer Entfernung vom Glutbett und bei ungenügender Vermischung mit den Brenngasen teilweise kühlend wirkt. Zudem werden durch die in eine Rich tung gerichtete Feuerung unnötig viele Feststoffteilchen vom Glutbett in den Abhitzebereich mitgerissen. Diese im allgemeinen ungenügende Verbrennung begünstigt das Entstehen feuerungsbe dingter Schadstoffe. Dies hat wiederum zur Folge, daß den Feue rungseinrichtungen für feste Brennstoffe verhältnismäßig große und aufwendige Abgasreinigungsanlagen nachgeschaltet werden müssen.By being essentially straight, from a grate or another gasification element outgoing flow of the combustion gases, there are unfavorably high flow rates for combustion speeds on. This can make streaks insufficient burned gases from the combustion chamber into the waste heat area and then get into the exhaust gas stream. The blowing in Secondary air is not fully beneficial off because the blown-in secondary air is farther away from the ember bed and in case of insufficient mixing with the fuel gases partly has a cooling effect. In addition, by being in a rich directional firing unnecessarily many solid particles from Ember bed entrained in the waste heat area. This in general insufficient combustion favors the occurrence of combustion related pollutants. This in turn has the consequence that the fire Solid fuel generation facilities are relatively large and complex exhaust gas cleaning systems can be installed downstream have to.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Brennersystem für feste Brennstoffe in gasförmigem Zustand so auszubilden, daß trotz geringem fertigungstechnischen Aufwand und geringem Platzbedarf feste Brennstoffe, unter weitestgehender Vermeidung feuerungsbedingter Schadstoffe, mit gutem Wirkungsgrad genutzt werden können.The object of the present invention is a burner system to train for solid fuels in the gaseous state that despite little manufacturing effort and little Space requirements for solid fuels, with the greatest possible avoidance combustion-related pollutants, used with good efficiency can be.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß den herkömmlichen und bekannten Primärbrenneinrich tungen, wie Schrägrost, Planrost, Unterschubrost, Vorschubrost oder Drehrohrofen usw. eine von diesen Einrichtungen räumlich getrennte, in der Anmeldeschrift beschriebene Sekundärbrenn einrichtung, ein Brennersystem zur Verbrennung von festen Brenn stoffen in gasförmigem Zustand, nachgeschaltet wird. This object is achieved according to the present invention solved that the conventional and known primary distillery such as slanted grating, flat grating, sliding grate, moving grate or rotary kiln etc. spatially one of these facilities separate secondary firing described in the application device, a burner system for burning solid burning substances in gaseous state, is connected downstream.
In diesem Brenner für feste Brennstoffe in gasförmigem Zustand können den aus den Primärbrenneinrichtungen kommenden, bereits teilweise brennenden Gasen, die für die Sekundärverbrennung notwendigen Sekundärverbrennungsluft-Mengen und bei Bedarf eine zur NOX Minderung günstige Rückführabgasmenge zugemischt und so zu einem optimalen Ausbrandgemisch aufbereitet werden. Danach strömen die aufbereiteten Brenngase in die Hauptbrennkammer der Sekundärbrenneinrichtung, wo sie bei mäßiger Strömungsgeschwin digkeit und ausgeglichenen Temperaturen vollkommen ausbrennen können.In this burner for solid fuels in gaseous state can already come from the primary combustion facilities partially burning gases used for secondary combustion necessary quantities of secondary combustion air and, if necessary, a for the reduction of NOx, a favorable amount of recirculated exhaust gas and so be prepared for an optimal burnout mixture. After that the processed fuel gases flow into the main combustion chamber of the Secondary burner, where it is at a moderate flow rate burn out and balanced temperatures completely can.
Von wesentlicher Bedeutung ist dabei, daß die Brenngase vor dem Eintritt in die Brennkammer der Sekundärbrenneinrichtung mit der notwendigen Sekundärverbrennungsluft und bei Bedarf mit anderen Gasen, wie z.B. Rückführabgas, durch die horizontal und vertikal wirkende Mischeinrichtung innig vermischt werden und danach in einer zur Rückwand der Hauptbrennkammer gerichteten Flammenrichtung der vollständige Gasausbrand abläuft. Von wesentlicher Bedeutung ist auch, daß die beschriebene Brenn kammer nach oben geschlossen ist und eine versetzt zur Einlaß öffnung angeordnete Auslaßöffnung aufweist.It is essential that the fuel gases before Entry into the combustion chamber of the secondary combustion device the necessary secondary combustion air and if necessary with other gases, e.g. Recycle exhaust through which horizontal and vertically acting mixing device are intimately mixed and then in one facing the rear wall of the main combustion chamber Direction of flame the complete gas burnout expires. From It is also essential that the described focal Chamber is closed at the top and one offset to the inlet opening arranged outlet opening.
Durch diese getrennt von den Primärverbrennungseinrichtungen vorgesehenen Sekundärverbrennungseinrichtungen kann die Entste hung feuerungsbedingter Schadstoffe durch sogenannte Primärmaß nahmen weitestgehend vermieden werden. Erst nach dem vollständi gen Ausbrand der von den Primärbrenneinrichtungen kommenden Brenngase verlassen die ausgebrannten und heißen Gase über eine Auslaßöffnung den Brenner und gelangen in den Abhitzebereich, wo die aus den Festbrennstoffen umgewandelte Wärmeenergie genutzt werden kann. This separates them from the primary combustion devices provided secondary combustion facilities can the Entste hunger-related pollutants through so-called primary measure were largely avoided. Only after the complete against burnout of those coming from the primary combustion facilities Fuel gases leave the burned-out and hot gases via a Outlet opening the burner and get into the waste heat area, where the thermal energy converted from the solid fuels can be used.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher er läutert; in dieser zeigt:The invention is based on execution examples with reference to the drawing he purifies; in this shows:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungs form eines Heizkessels mit einem Schrägrost als Primärbrenneinrichtung sowie mit einem Sekundär brenner, Fig. 1 is a sectional view of a first form of execution of a boiler with an inclined grate as primary combustion means, and a secondary burner,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Brennstoffschacht mit der Primärbrenneinrichtung und den Sekundärbrenner ge mäß Linie A-A in Fig. 1, Fig. 2 shows a section through the fuel chamber with the primary combustion means and the secondary burner accelerator as line AA in Fig. 1,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungs form eines Heizkessels mit einem Unterschubrost als Primärbrenneinrichtung sowie mit einem Sekundärbren ner, Fig. 3 is a sectional view of a further form of execution of a boiler with a lower sliding grate as primary combustion means, and with a Sekundärbren ner,
Fig. 4 einen Schnitt durch den Brennstoffschacht mit der Primärbrenneinrichtung und den Sekundärbrenner gemäß Linie A-A in Fig. 3, Fig. 4 is a section through the fuel chamber with the primary combustion means and the secondary burner according to line AA in Fig. 3,
Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines weiteren Dampferzeugers mit einem Vorschubrost zur Abfallverbrennung als Primärbrenneinrichtung sowie mit einem Sekundärbrenner, Fig. 5 is a sectional view of a further embodiment of a steam generator with a grate for incineration as a primary combustion means, and with a secondary burner,
Fig. 6 einen Schnitt durch den Primärfeuerungsraum mit der Primärbrenneinrichtung und den Sekundärbrenner gemäß Linie A-A in Fig. 5, Fig. 6 is a section through the Primärfeuerungsraum to the primary combustor and the secondary burner according to line AA in Fig. 5,
Fig. 7 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines weiteren Dampferzeugers mit einem Drehrohrofen als Primärbrenneinrichtung sowie mit einem Sekundärbren ner, und Fig. 7 is a sectional view of an embodiment of a further steam generator with a rotary kiln as the primary combustion device and with a secondary burner, and
Fig. 8 einen Schnitt durch den Sekundärbrenner gemäß Linie A-A in Fig. 7. Fig. 8 shows a section through the secondary burner according to line AA in Fig. 7.
Nach den Fig. 1 und 2 umfaßt ein Heizkessel einen als Pri märbrennraum dienenden Brennstoffschacht 1 mit einer Ein füllöffnung 2, einen Schrägrost 3 als Primärbrenneinrichtung und einen Ascheraum 4. In diesem Ascheraum 4 wird die zur Primärverbrennung der Festbrennstoffe notwendige Primärver brennungsluft eingeleitet. Neben dem Brennstoffschacht 1 und mit diesem verbunden durch eine Einlaßöffnung 5 ist eine Brenngasmischkammer 6 vorgesehen, in die über einen Sekun därrost 7 aus einem Sekundärluftkanal 8 die notwendige Sekundärverbrennungsluft für die Brenngase für einen voll ständigen Gasausbrand zugeführt wird. Über eine Einlaß- Öffnung 9 gelangen die Brenngase in eine Hauptbrennkammer 10, wo sie vollständig ausbrennen. Danach verlassen die optimal ausgebrannten und heißen Gase die Hauptbrennkammer 10 über eine versetzt zur Einlaßöffnung 9 angeordnete Aus laßöffnung 11 der Hauptbrennkammer 10 und gelangen in einen Abhitzebereich 12, wo die aus den Festbrennstoffen umgewan delte Wärmeenergie genützt werden kann.According to FIGS. 1 and 2, a boiler comprises a fuel shaft 1 serving as primary combustion chamber with a filling opening 2 , a sloping grate 3 as primary combustion device and an ash chamber 4 . In this ash room 4 , the primary combustion air necessary for the primary combustion of solid fuels is introduced. In addition to the fuel shaft 1 and connected to it through an inlet opening 5 , a fuel gas mixing chamber 6 is provided, in which the rust is supplied via a secondary duct 7 from a secondary air duct 8, the necessary secondary combustion air for the fuel gases for a full gas burnout. Via an inlet opening 9 , the fuel gases enter a main combustion chamber 10 , where they burn out completely. Thereafter, the optimally burned out and hot gases leave the main combustion chamber 10 via an offset to the inlet opening 9 from the outlet opening 11 of the main combustion chamber 10 and enter a waste heat region 12 , where the heat energy converted from the solid fuels can be used.
Der in den Fig. 3 und 4 gezeigte Heizkessel umfaßt einen Brennstoffschacht 1 mit einem bodenseitig angeordneten Unterschubrost 13 und einer Revisionsöffnung 3. In den Raum 4 unter dem Unterschubrost 13 wird die zur Primärverbrennung notwendige Primärverbrennungsluft eingeleitet. Neben dem Brennstoffschacht 1 und mit diesem verbunden durch die Ein laßöffnung 5 ist die Brenngasmischkammer 6 vorgesehen, in die über den Sekundärrost 7 aus dem Sekundärluftkanal 8 die notwendige Sekundärverbrennungsluft für die Brenngase für einen vollständigen Gasausbrand zugeführt wird. Über die Einlaßöffnung gelangen die Brenngase in die Hauptbrennkammer 10, wo sie vollständig ausbrennen. Danach verlassen die optimal ausgebrannten und heißen Gase die Hauptbrennkammer 10 über die versetzt zur Einlaßöffnung 9 angeordnete Aus laßöffnung 11 der Hauptbrennkammer 10 und gelangen in den Abhitzebereich 12, wo die aus den Festbrennstoffen umgewan delte Wärmeenergie genutzt werden kann.The boiler shown in FIGS. 3 and 4 comprises a fuel shaft 1 with a bottom grate 13 and an inspection opening 3 . The primary combustion air necessary for primary combustion is introduced into space 4 under the sliding grate 13 . In addition to the fuel shaft 1 and connected to it through the inlet opening 5 , the fuel gas mixing chamber 6 is provided, into which the necessary secondary combustion air for the fuel gases for a complete gas burnout is supplied via the secondary grate 7 from the secondary air duct 8 . The fuel gases enter the main combustion chamber 10 via the inlet opening, where they burn out completely. Thereafter, the optimally burned out and hot gases leave the main combustion chamber 10 via the offset to the inlet opening 9 from the outlet opening 11 of the main combustion chamber 10 and enter the waste heat area 12 , where the heat energy converted from the solid fuels can be used.
Der Dampferzeuger nach den Fig. 5 und 6 umfaßt einen Primär brennraum 21 mit einem bodenseitig angeordneten Vorschubrost 2 und eine Brennstoffaufgabeeinrichtung 22. In den Raum 4 unter dem Vorschubrost 23 wird die zur Primärverbrennung notwendige Primärverbrennungsluft eingeleitet. Neben dem Primärverbrennungsraum 21 und mit diesem verbunden durch die Einlaßöffnung 5 ist die Brenngasmischkammer 6 vorgesehen, in die über den Sekundärrost 7 aus dem Sekundärluftkanal 8 die notwendige Sekundärverbrennungsluft für die Brenngase für einen vollständigen Gasausbrand zugeführt wird. Über die Einlaßöffnung 9 gelangen die Brenngase in die Hauptbrenn kammer 10, wo sie vollständig ausbrennen. Danach verlassen die optimal ausgebrannten und heißen Gase die Hauptbrenn kammer 10 über die versetzt zur Einlaßöffnung 9 angeordnete Auslaßöffnung 11 der Hauptbrennkammer 10 und gelangen in den Abhitzebereich 12, wo die aus den Festbrennstoffen umgewan delte Wärmeenergie genutzt werden kann.The steam generator according to FIGS . 5 and 6 comprises a primary combustion chamber 21 with a feed grate 2 arranged on the bottom and a fuel feed device 22 . The primary combustion air necessary for primary combustion is introduced into space 4 under the feed grate 23 . In addition to the primary combustion chamber 21 and connected to it through the inlet opening 5 , the fuel gas mixing chamber 6 is provided, into which the secondary combustion air for the fuel gases for a complete gas burnout is supplied via the secondary grate 7 from the secondary air duct 8 . Via the inlet opening 9 , the fuel gases enter the main combustion chamber 10 , where they burn out completely. Then the optimally burned out and hot gases leave the main combustion chamber 10 via the offset to the inlet opening 9 arranged outlet opening 11 of the main combustion chamber 10 and enter the waste heat area 12 , where the heat energy converted from the solid fuels can be used.
Der in den Fig. 7 und 8 gezeigte Dampferzeuger umfaßt einen den Primärbrennraum 31 aufweisenden Drehrohrofen 33 mit einer Brennstoffaufgabeeinrichtung 32 und einem Schlacken schacht 35. Die zur Primärverbrennung notwendige Verbren nungsluft wird auf der Brennstoffaufgabeseite 34 des Drehrohrofens 33 in diesen eingeleitet. Neben dem Schlacken schacht 35 und mit diesem verbunden durch die Einlaßöffnung 5 ist die Brenngasmischkammer 6 vorgesehen, in die über den Sekundärrost 7 aus dem Sekundärluftkanal 8 die notwendige Sekundärverbrennungsluft für die Brenngase für einen voll ständigen Gasausbrand zugeführt wird. Über die Einlaßöffnung 9 gelangen die Brenngase in die Hauptbrennkammer 10, wo sie vollständig ausbrennen. Danach verlassen die optimal ausge brannten und heißen Gase die Hauptbrennkammer 10 über die versetzt zur Einlaßöffnung 9 angeordnete Auslaßöffnung 11 der Hauptbrennkammer 10 und gelangen in den Abhitzebereich 12, wo die aus den Festbrennstoffen umgewandelte Wärmeener gie genutzt werden kann.The steam generator shown in FIGS. 7 and 8 comprises a rotary kiln 33 having the primary combustion chamber 31 with a fuel feed device 32 and a slag shaft 35 . The combustion air necessary for primary combustion is initiated on the fuel feed side 34 of the rotary kiln 33 in this. In addition to the slag shaft 35 and connected to this through the inlet opening 5 , the fuel gas mixing chamber 6 is provided, in which the necessary secondary combustion air for the fuel gases for a full gas burnout is supplied via the secondary grate 7 from the secondary air duct 8 . The combustion gases enter the main combustion chamber 10 via the inlet opening 9 , where they burn out completely. Thereafter, the optimally burned and hot gases leave the main combustion chamber 10 via the offset to the inlet opening 9 arranged outlet opening 11 of the main combustion chamber 10 and get into the waste heat region 12 , where the heat energy converted from the solid fuels can be used.
Die erfindungsgemäße Feuerungsvorrichtung für feste Brenn stoffe in Form des beschriebenen Brennersystems zur Ver brennung von festen Brennstoffen in gasförmigem Zustand in Verbindung mit bekannten Primärbrenneinrichtungen erbringt im Vergleich zu bekannten Feuerungseinrichtungen eine wesentlich bessere Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Brennstoffe unter gleichzeitiger Verringerung der Umweltbe lastung durch feuerungsbedingte Schadstoffe und ist außer dem einfach und wirtschaftlich zu fertigen. Die erfundene Sekundärbrenneinrichtung in Form der beschriebenen Brenn systeme zur Verbrennung von festen Brennstoffen in gasför migem Zustand kann in Verbindung mit allen bekannten Primär einrichtungen eingesetzt werden.The firing device for solid burning according to the invention substances in the form of the burner system described for Ver combustion of solid fuels in gaseous state in Provides connection with known primary burners compared to known firing devices much better use of the available Fuels while reducing the environmental impact exposure to combustion-related pollutants and is out easy and economical to manufacture. The invented Secondary burner in the form of the described burner systems for the combustion of solid fuels in gas can be in conjunction with all known primary facilities are used.
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