DE3920798A1

DE3920798A1 - DEVICE FOR BURNING FUELS IN A COMBUSTION CHAMBER

Info

Publication number: DE3920798A1
Application number: DE19893920798
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl Ing Giertz
Original assignee: Balcke Duerr AG
Current assignee: Balcke Duerr AG
Priority date: 1989-06-24
Filing date: 1989-06-24
Publication date: 1991-01-10
Also published as: EP0405294A2; EP0405294A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbrennung von Brennstoffen in einer Brennkammer mittels Brennern, die in mehreren parallel zueinander liegenden Ebenen tangential zur Brennkammerachse angeordnet sind, wobei jedem mindestens eine Brennstoffdüse umfassenden Brenner ein Paar Sekundärluftdüsen zugeordnet ist und in Rauchgasrichtung hinter der letzten Brennerebene Düsen zur Zufuhr von Zusatzluft angeordnet sind.The invention relates to a device for the combustion of Fuels in a combustion chamber using burners that are in several planes lying parallel to each other tangential to Combustion chamber axis are arranged, each at least one Burner comprising fuel nozzle a pair of secondary air nozzles is assigned and in the flue gas direction behind the last one Burner level nozzles for the supply of additional air are arranged.

Derartige Vorrichtungen zur Verbrennung fossiler Brennstoffe und industrieller Rückstände in gasförmiger, flüssiger oder fester Form sind bekannt. Bei ihnen sind die Brennstoffdüsen in den Ecken einer im Querschnitt rechteckigen Brennkammer angeordnet und tangential zu einem sich der Mitte der Brenn kammer ergebenden Brennkreis ausgerichtet. Jeder Brennstoff düse sind zwei Sekundärluftdüsen zugeordnet, die ebenfalls in der Ecke der Brennkammer oberhalb bzw. unterhalb der Brenn stoffdüse angeordnet sind. Brennstoff- und Sekundärluftdüsen können in mehreren Ebenen, d.h. in Längsrichtung der Brenn kammer hintereinander bzw. übereinander angeordnet sein. Hinter der letzten, mit Brennstoffdüsen bestückten Ebene sind schließlich Düsen zur Zufuhr von Zusatzluft angeordnet, um niedrige Stickoxidemissionen zu erreichen.Such devices for burning fossil fuels and industrial residues in gaseous, liquid or solid form are known. With them are the fuel nozzles in the corners of a combustion chamber with a rectangular cross section arranged and tangent to the center of the focal point chamber resulting firing circuit aligned. Any fuel nozzle are assigned to two secondary air nozzles, which are also in the corner of the combustion chamber above or below the combustion are arranged nozzle. Fuel and secondary air nozzles can be in several levels, i.e. in the longitudinal direction of the focal chamber can be arranged one behind the other or one above the other. Beyond the last level filled with fuel nozzles finally, nozzles arranged to supply additional air to achieve low nitrogen oxide emissions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vor richtung zur Verbrennung von fossilen Brennstoffen und industriellen Rückständen in gasförmiger, flüssiger oder fester Form derart weiterzubilden, daß diese Brennstoffe mit niedrigen Stickoxidemissionen verbrannt werden können, ohne daß die Gefahr einer Korrosion der Brennkammerwände auftritt.The invention has for its object the known before Direction for burning fossil fuels and industrial residues in gaseous, liquid or solid form so that these fuels with low nitrogen oxide emissions can be burned without that there is a risk of corrosion of the combustion chamber walls.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff- und Sekundärluft düsen in der Fläche der Brennkammerwände seitlich zur Brenn kammerlängsachse versetzt angeordnet sind, daß die Sekundär luftdüsen in jeder Brennerebene seitlich neben den Brennstoff düsen angeordnet sind, daß jeder Brennstoffdüse mindestens eine Zusatzluftdüse zugeordnet ist, die in Rauchgasrichtung hinter der jeweiligen Brennstoffdüse liegt, und daß jeder Brennstoffdüse zusätzlich mindestens eine weitere Sekundär luftdüse zugeordnet ist, die im Bereich zwischen der jeweils am nächsten liegenden Brennkammerwand und der wandnahen Sekundärluftdüse angeordnet ist.The solution to this problem by the invention is characterized in that the fuel and secondary air nozzles in the surface of the combustion chamber walls to the side of the combustion longitudinal axis of the chamber are arranged offset that the secondary air nozzles on each burner level next to the fuel nozzles are arranged that each fuel nozzle at least an additional air nozzle is assigned, which is in the flue gas direction is behind the respective fuel nozzle, and that everyone Fuel nozzle additionally at least one other secondary air nozzle is assigned in the area between each closest combustion chamber wall and the one near the wall Secondary air nozzle is arranged.

Mit dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung wird der Vorteil erreicht, daß auch bei extrem unterstöchiometrischem Betrieb in der Primärflammenzone zwecks Erzielung der stickoxidarmen Verbrennung, die durch die Vielzahl der in sämtlichen Brenner ebenen liegenden Zusatzdüsen ermöglicht wird, infolge der seitlich zu den Brennstoffdüsen angeordneten Sekundärluftdüsen verhindert wird, daß die Brennkammerwände einem aus der stick oxidarmen Verbrennung resultierenen Korrosionsangriff aus gesetzt werden, weil die Sekundärluft einen Schleier bildet, der die Brennkammerwände von den gefährlichen Rauchgasen trennt.With this development according to the invention, the advantage achieved that even with extremely substoichiometric operation in the primary flame zone in order to achieve low nitrogen oxide Combustion by the multitude of burners in all flat lying additional nozzles is made possible as a result of Secondary air nozzles arranged laterally to the fuel nozzles Prevents the combustion chamber walls from sticking out Low-oxide combustion results in corrosion attack be set because the secondary air forms a veil, which the combustion chamber walls from the dangerous smoke gases separates.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungs gemäßen Vorrichtung dargestellt, und zwar zeigen:In the drawing is an embodiment of the Invention shown according to the device, namely:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Brennkammer mit der erfindungsgemäßen Düsenanordnung und Fig. 1 shows a vertical section through a combustion chamber with the nozzle arrangement according to the invention and

Fig. 2 einen waagerechten Schnitt durch die Brennkammer der Fig. 1 gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1. FIG. 2 shows a horizontal section through the combustion chamber of FIG. 1 according to section line II-II in FIG. 1.

Das auf der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine senkrechtstehende Brennkammer, die durch vier ebene Brennkammerwände 1 gebildet wird und - wie aus Fig. 2 ersicht lich - einen quadratischen Brennkammerquerschnitt aufweist. Die senkrechte Brennkammerlängsachse 2 ist in Fig. 1 einge zeichnet. Bezüglich dieser Brennkammerlängsachse 2 sind über einanderliegend mehrere Brennerebenen ausgebildet, von denen in Fig. 1 zwei zu erkennen sind.The embodiment shown in the drawing shows a vertical combustion chamber, which is formed by four flat combustion chamber walls 1 and - as can be seen in FIG. 2 - has a square combustion chamber cross section. The vertical combustion chamber longitudinal axis 2 is shown in FIG. 1. With regard to this combustion chamber longitudinal axis 2 , a plurality of burner planes are formed one above the other, two of which can be seen in FIG. 1.

In jeder Brennerebene sind beim Ausführungsbeispiel vier Brennstoffdüsen 3 angeordnet. Der Draufsicht in Fig. 2 ist zu entnehmen, daß diese Brennstoffdüsen 3 derart ausgerichtet sind, daß sie tangential zu einem in Fig. 2 strichpunktiert angedeuteten Brennkreis 4 verlaufen. Drei der insgesamt vier Brennstoffdüsen 3 sind in Fig. 2 lediglich durch Pfeile ange deutet.In the exemplary embodiment, four fuel nozzles 3 are arranged in each burner level. The plan view in FIG. 2 shows that these fuel nozzles 3 are oriented in such a way that they run tangentially to a combustion circuit 4 indicated by dash-dotted lines in FIG. 2. Three of the total of four fuel nozzles 3 are indicated in Fig. 2 only by arrows.

Seitlich neben jeder Brennstoffdüse 3 sind im gleichen Abstand zwei Sekundärluftdüsen 5 angeordnet, welche zusammen mit der durch die Brennstoffdüse 3 eingeleiteten Primärluft die zu einer unterstöchiometrischen Verbrennung notwendige Ver brennungsluft bereitstellen. In Rauchgasrichtung hinter jeder Brennstoffdüse 3 ist weiterhin eine Zusatzluftdüse 6 ange ordnet, durch die Tertiärluft zugeführt wird.Laterally adjacent to each fuel nozzle 3 two secondary air nozzles 5 are arranged at the same distance, which, together with the introduced air through the fuel nozzle 3 primary combustion air which Ver necessary to provide a substoichiometric combustion. In the flue gas direction behind each fuel nozzle 3 , an additional air nozzle 6 is also arranged, through which tertiary air is supplied.

In Fig. 1 ist zu erkennen, daß die aus den Düsen 3, 5 und 6 bestehende Düsenanordnung seitlich zur Brennkammerlängsachse 2 versetzt in der Fläche der jeweiligen Brennkammerwand 1 ange ordnet ist. Um zu verhindern, daß die Brennkammerwände 1 einem aus der stickoxidarmen Verbrennung resultierenden Korrosions angriff ausgesetzt werden, ist jeder Brennstoffdüse 3 zusätz lich mindestens eine weitere Sekundärluftdüse 7 zugeordnet, die im Bereich zwischen der jeweils am nächsten liegenden Brennkammerwand 1 und der wandnahen Sekundärluftdüse 5 ange ordnet ist. Im Zusammenwirken mit dieser Sekundärluftdüse 5 bildet die aus der zusätzlichen Sekundärluftdüse 7 austretende Luft einen Luftschleier, der die Brennkammerwand 1 von den gefährlichen Rauchgasen trennt, so daß auch bei einem extrem unterstöchiometrischen Betrieb in der Primärflammenzone die Brennkammerwände 1 keinem Korrosionsangriff ausgesetzt werden. Die Sekundärluftdüsen 5 und die Zusatzluftdüsen 6 ermöglichen eine gestufte Luftzuführung und somit eine für die NO_x-arme Verbrennung notwendige unterstöchiometrische Fahrweise in der Primärzone der Flamme. Die Düsen 5 und 6 haben dabei die Funk tion von Stufenluftdüsen.In Fig. 1 it can be seen that the nozzle arrangement consisting of the nozzles 3 , 5 and 6 laterally offset to the longitudinal axis 2 of the combustion chamber is arranged in the surface of the respective combustion chamber wall 1 . In order to prevent the combustion chamber walls 1 a resulting from the nitrogen oxide-lean combustion corrosion are exposed to attack, each fuel nozzle 3 is zusätz Lich at least one additional secondary air 7 associated with that attached in the region between respectively lying closest to the combustion chamber wall 1 and the near-wall secondary air 5 arranges is. In cooperation with this secondary air nozzle 5 , the air emerging from the additional secondary air nozzle 7 forms an air curtain that separates the combustion chamber wall 1 from the dangerous flue gases, so that the combustion chamber walls 1 are not exposed to any corrosion attack even during extremely substoichiometric operation in the primary flame zone. The secondary air nozzles 5 and the additional air nozzles 6 enable a staged air supply and thus a low-carbon _x for the NO combustion necessary substoichiometric operating mode in the primary zone of the flame. The nozzles 5 and 6 have the function of step air nozzles.

Mit der voranstehend beschriebenen Düsenanordnung können fossile Brennstoffe und industrielle Rückstände in gas förmiger, flüssiger oder fester Form mit niedrigen Stickoxid emissionen verbrannt werden, wobei die Zahl der übereinander liegenden Brennerebenen ebenso variabel ist wie die Zahl der in einer Brennerebene angeordneten Brennstoff- und Sekundär luftdüsen 3 bzw. 5, 7. Es ist ohne weiteres möglich, die Düsen nur in gegenüberliegenden Brennkammerwänden 1 anzuordnen, also abweichend vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 pro Brennerebene nur zwei Brennstoffdüsen 3 mit zugehörigen Sekundärluftdüsen 5 und 7 vorzusehen. Andererseits ist es auch möglich, sogenannte Doppelbrenner vorzusehen, bei denen anstelle einer einzigen Brennstoffdüse 3 zwei Brennstoffdüsen angeordnet sind, die in derselben Brennerebene nebeneinanderliegen und zwischen denen jeweils zwei Sekundärluftdüsen 5 angeordnet sind.With the above-described nozzle assembly fossil fuels and industrial residues can with low nitrogen oxide emissions are incinerated, wherein the number of the superposed burner levels is also variable in gaseous, liquid or solid form, such as the number of which is arranged in a burner plane fuel and secondary air nozzles 3 or 5 , 7 . It is readily possible to arrange the nozzles only in opposite combustion chamber walls 1 , that is to say, in deviation from the exemplary embodiment according to FIG. 2, only two fuel nozzles 3 with associated secondary air nozzles 5 and 7 are provided per burner level. On the other hand, it is also possible to provide so-called double burners, in which two fuel nozzles are arranged instead of a single fuel nozzle 3 , which lie side by side in the same burner plane and between which two secondary air nozzles 5 are arranged.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1 Brennkammerwand
2 Brennerkammerlängsachse
3 Brennstoffdüse
4 Brennkreis
5 Sekundärluftdüse
6 Zusatzluftdüse
7 zusätzliche Sekundärluftdüse 1 combustion chamber wall
2 burner chamber longitudinal axis
3 fuel nozzle
4 firing circuit
5 secondary air nozzle
6 Additional air nozzle
7 additional secondary air nozzle

Claims

Device for the combustion of fuels in a combustion chamber by means of burners which are arranged in several mutually parallel planes tangential to the combustion chamber axis, with each burner comprising at least one fuel nozzle being assigned a pair of secondary air nozzles and in the flue gas direction behind the last burner level nozzles for supplying additional air are arranged, characterized in that
that the fuel and secondary air nozzles ( 3 , 5 , 7 ) in the surface of the combustion chamber walls ( 1 ) are arranged laterally offset to the longitudinal axis of the combustion chamber ( 2 ),
that the secondary air nozzles ( 5 ) are arranged laterally next to the fuel nozzles ( 3 ) in each burner level,
that each fuel nozzle ( 3 ) is assigned at least one additional air nozzle ( 6 ), which lies behind the respective fuel nozzle ( 3 ) in the flue gas direction,
and that each fuel nozzle ( 3 ) is additionally assigned at least one further secondary air nozzle ( 7 ) which is arranged in the region between the combustion chamber wall ( 1 ) closest to the wall and the secondary air nozzle ( 5 ) close to the wall.