DE3922060A1

DE3922060A1 - Feuerungsanlage fuer feste brennstoffe mit sekundaerbrenner

Info

Publication number: DE3922060A1
Application number: DE19893922060
Authority: DE
Inventors: Norbert Harlander
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-07-05
Filing date: 1989-07-05
Publication date: 1991-01-17
Also published as: WO1991000476A1

Description

Während bei Steinkohle - sofern sie nicht als Kohlestaub verbrannt wird - ein eben liegender, fester oder beweglicher Rost angewandt wird, sind z.B. für stückige Braunkohlen feststehende oder mechanisch bewegte Treppen und auch Muldenroste gebräuchlich. Heizwert, Wasser- und Aschegehalt, Körnung, flüchtige Bestand teile, Beschaffenheit der Rückstände und die Eigenschaft der Schlacke sind bei der konstruktiven Gestaltung der Feuerungen maßgebend.

Eine Sonderstellung nehmen dabei Anlagen zur Verbrennung von Abfallstoffen ein. An sie werden die höchsten Anforderungen gestellt um einen möglichst vollständigen Ausbrand der Abgase und der festen Verbrennungsrückstände zu erreichen.

Nachteilig bei allen bekannten Feuerungsarten ist aber, daß bisher immer versucht wird, den Primär- und den Sekundär verbrennungsvorgang sowie den Ausbrand der festen Rückstände in einem Raum, oder wenigstens in funktionell unmittelbar zusammenhängenden Räumen durchzuführen. Diese konstruktiven Gegebenheiten wirken sich aber ungünstig bei der Verbrennung fester Brennstoffe aus, weil die für eine vollkommene Verbrennung notwendigen thermodynamischen, chemischen und strömungsabhän gigen Einzelprozesse auf dem allgemein kurzen Weg zwischen Glutbett und der Abhitzezone nicht voll wirksam werden können.

Es wurde bereits versucht die Verbrennungsvorgänge in Feuerungs anlagen zu trennen. Dabei wurde Wert auf den Ausbrand der Brand gase in sogenannten Wirbelkammern gelegt. Versuche haben gezeigt, daß solche Anlagen, obwohl doch recht gute Ausbrandergebnisse erzielt werden können, verhältnismäßig aufwendig in der Konstruktion sind und von Fall zu Fall genau auf die gerade benötigte Leistung ausgelegt und auch betrieben werden müssen.

Günstiger ist es die Feuerungsanlage so zu gestalten, daß ein möglichst weiter Leistungsbereich mit einer Anlage abgedeckt werden kann. Eine Anlage also in der durch Verkleinern bzw. Vergrößern der Brennerdüsen oder Abschalten einzelner Brenner düsen die Leistung der Verbrennungsanlage in einem weiten Bereich verstellt werden kann. Dies erzwingt natürlich auch, daß die Verbrennungsluft in Form von Sekundärluft unmittelbar an den Brennern verstellt bzw. geregelt werden kann. In zunehmendem Maße wird von Feuerungsanlagen verlangt, daß feuerungsbedingte Schadstoffe bei der Verbrennung vermieden und brennstoffbedingte Schadstoffe eliminiert werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Feuerungsanlage für feste Brennstofe so auszubilden, daß trotz geringem ferti gungstechnischen Aufwand und geringem Platzbedarf feste Brenn stoffe unter weitestgehender Vermeidung feuerungsbedingter Schadstoffe, mit gutem Wirkungsgrad genutzt werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß den herkömmlichen und bekannten Primärbrenneinrich tungen wie Roste oder Drehrohr ein von diesen Einrichtungen räumlich getrennter und in der Anmeldeschrift beschriebener Brenner für die Brandgase nachgeschaltet sind.

Diese Feuerungsanlage für feste Brennstoffe zeichnet sich dadurch aus, daß die Primärbrenneinrichtungen, wie Rost oder Drehrohr als reine Vergasungseinrichtungen betrieben werden und die nachgeschalteten Brenner für die Brandgase dem Ausbrand der Gase aus den Vergasungseinrichtungen und der Wärmeenergieerzeugung dienen.

Dadurch, daß in die Vergasungseinrichtungen nur die Luftmenge zugeführt wird, die für eine günstige, dem jeweiligen Brenn stoff angepaßte Vergasungsreaktion ausreichende Sauerstoffmenge enthält, wird in den Vergasungseinrichtungen ein unterstöcho metrischer Brennvorgang ausgelöst, der primär nur der Wärme erzeugung dient, die für die Vergasung der Brennstoffe notwendig ist. Die Verbrennungstemperaturen bleiben niedrig und die Brand gasmenge verhältnismäßig klein. Dadurch ergeben sich wesentlich kleinere Feuerungsräume für die Vergasungseinrichtungen. Die Gasgeschwindigkeit kann klein gehalten werden, Staub und andere flugfähige Teilchen aus dem Glutbett werden in einem weit gerin gerem Maß mitgerissen als bei herkömmlichen Feuerungen.

Von den Primärbrenneinrichtungen wie Plan- oder Schrägroste, Drehrohr oder Unterschubrost werden die Brandgase in die Brennerkammer geleitet. Im Übergangsbereich von den Primär brenneinrichtungen in die Brennkammer erfolgt, durch Einbauten in Form von Platten oder Roste, eine zwangsläufige Makrover mischung der Brandgase und damit eine vollständige Aufschließung der Brennstoffmoleküle. An dieser Stelle kann den Brandgasen bei Bedarf Wasser zur Klimatisierung der Brandgase bzw. Chemi kalien in Staub- Dampf- oder Gasform zur Neutralisierung oder Eliminierung von brennstoff- und feuerungsbedingten Schadstoffen zugegeben werden.

Danach gelangen die Brandgase in die Brennerkammer. Die Brennerkammer ist die dritte Stufe der dreistufigen Pyrolyse einrichtung nach den Rosten oder Drehrohr als erste Stufe und der zweiten Stufe, dem Übergang von der Primärbrenneinrichtung in die Brennerkammer. Die Brennerkammer dient als Gaspuffer vor den Brennerdüsen und Reaktionsraum für die Brandgase.

Von der Brennerkammer aus werden die Brandgase in die Brenner düsen, bei kleineren Anlagen-Einheiten in eine einzelne Brenner düse geleitet. Erst unmittelbar vor bzw. in der Düse bei größeren Anlagen vor bzw. in den Düsen wird die zur Verbrennung notwendige Sekundärluft in Form von geregelter und vorgewärmter Axial- und Dralluft über einen Luftstock zugeführt. Durch Einstellung der Axial- und Dralluft wird der brennstoffreiche Flammenkern aufgefächert um eine möglichst straffe Flamme zu erzielen. Die Flammen brennen von den Brennerdüsen direkt in die Hauptbrennkammer der Energienutzungseinrichtung wie z.B. eines Dampferzeugers.

Von wesentlicher Bedeutung ist, daß während des gesamten Pyrolysevorganges die O₂-Konzentration gering gehalten werden kann, so daß die Pyyrolysegase bis zu ihrer Verbrennung in den Brennerdüsen über eine lange Reaktionszeit zur Verfügung stehen und die thermische Leistung der Brenner durch Auswechseln der Brennerdüsen bzw. durch Abschalten oder Zuschalten von Brenner düsen in einem weiten Bereich verstellt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Schrägrost wird nach folgend anhand Fig. 1 näher erläutert;

Fig. 1 zeigt: eine Schnittzeichnung einer Ausführungsform eines Heizkessels mit Schrägrost als Primär brenneinrichtung und Brennerkammer mit Brenner düsen als Sekundärbrenneinrichtung nach der Erfindung.

Die Feuerungsanlage für feste Brennstoffe mit Sekundärbrenner umfaßt eine Brennstoff-Aufgabeeinrichtung (1), einen Schräg rost (2) als Primärbrenneinrichtung mit dem Aschen- oder Schlackenraum (12), einen Übergangsbereich (3) mit Platten bzw. Rosteinbauten zur Brandgas-Aufbereitung.

An diesen Übergangsbereich (3) schließt sich die Brennerkammer (4) mit den Brennerdüsen (6), bei kleineren Anlageneinheiten eine einzelne Brennerdüse, an. Der Luftstock (5) ist an der den Brennerdüsen gegenüberliegenden Wand verstellbar befestigt. Am Luftstock (5) sind außerhalb der Brennerkammer (4) die Anschlüsse für die Dralluft (8) und die Axialluft (9) ange ordnet. Von den Brennerdüsen (6) der Brennerkammer (4) aus brennen die Flammen in die Hauptbrennkammer (7). Durch Ein stellung der Dralluft (8), der Axialluft (9) und des Luft stocks (5) zur Brennerdüse (6) wird der brennstoffreiche Flammenkern aufgefächert, wodurch eine straffe Flamme erzielt wird.

Die bei der Verbrennung erzeugte Wärme wird in den Zügen (11) einer Energienutzungsanlage, in diesem Fall einem Wasser erwärmer genutzt. Die abgekühlten Abgase werden über den Abgasstutzen (10) abgezogen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Drehrohr wird nach folgend anhand Fig. 2 näher erläutert;

Fig. 2 zeigt: eine Schnittzeichnung einer Ausführungsform eines Heizkessels mit Drehrohr als Primär brenneinrichtung und Brennerkammer mit Brenner düsen als Sekundärbrenneinrichtung nach der Erfindung.

Die Feuerungsanlage für feste Brennstoffe mit Sekundärbrenner umfaßt eine Brennstoff-Aufgabeeinrichtung (1), ein Dreh rohr (2) als Primärbrenneinrichtung mit dem Aschen- oder Schlackenraum (12), einen Übergangsbereich (3) mit Platten bzw. Rosteinbauten zur Brandgas-Aufbereitung.

An diesen Übergangsbereich (3) schließt sich die Brennerkammer (4) mit den Brennerdüsen (6), bei kleineren Anlageneinheiten eine einzelne Brennerdüse, an. Der Luftstock (5) ist an der den Brennerdüsen gegenüberliegenden Wand verstellbar befestigt. Am Luftstock (5) sind außerhalb der Brennerkammer (4) die Anschlüsse für die Dralluft (8) und die Axialluft (9) ange ordnet. Von den Brennerdüsen (6) der Brennerkammer (4) aus brennen die Flammen in die Hauptbrennkammer (7). Durch Ein stellung der Dralluft (8), der Axialluft (9) und des Luft stocks(5) zur Brennerdüse (6) wird der brennstoffreiche Flammenkern aufgefächert, wodurch eine straffe Flamme erzielt wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Unterschubrost wird nachfolgend anhand Fig. 3 näher erläutert;

Fig. 3 zeigt: eine Schnittzeichnung einer Ausführungsform eines Heizkessels mit Unterschubrost als Primär brenneinrichtung und Brennerkammer mit Brenner düsen als Sekundärbrenneinrichtung nach der Erfindung.

Die Feuerungsanlage für feste Brennstoffe mit Sekundärbrenner umfaßt eine Brennstoff-Aufgabeeinrichtung (1), einen Unterschub rost (2) als Primärbrenneinrichtung mit dem Aschen- oder Schlackenraum (12), einen Übergangsbereich (3) mit Platten bzw. Rosteinbauten zur Brandgas-Aufbereitung.

Claims

1. Vorrichtung zur Verbrennung von festen Brennstoffen in einer Brennkammer , dadurch gekennzeichnet,
daß die Brennkammer als Primärbrenneinrichtung zur Pyro lyse der Brennstoffe ausgebildet ist, und
daß der Primärbrenneinrichtung eine von dieser räumlich getrennte Sekundärbrenneinrichtung zum Ausbrand der in der Primärbrenneinrichtung erzeugten Brandgase nachge schaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärbrenneinrichtung eine Brennkammer (4) und mindestens eine Brennerdüse (6) aufweist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (4) der Sekundärbrenneinrichtung als Gaspuffer vor Eintritt der Brandgase in die Brennerdüse(n) (6) dient.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (4) der Sekundärbrenneinrichtung als Mischraum für in der Primärbrenneinrichtung erzeugten Brandgase dient.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Sekundärbrenneinrichtung regelbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Sekundärbrenneinrichtung durch Zu oder Abschalten von Brennerdüsen (6) der Sekundär brenneinrichtung regelbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Sekundärbrenneinrichtung durch Austauschen von Brennerdüsen (6) der Sekundär brenneinrichtung regelbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Betrieb der Sekundärbrenneinrichtung nötige Sekundärluft geregelt und vorgewärmt unmittelbar vor und/oder in den Brennerdüsen (6) zugeführt wird.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Betrieb der Sekundärbrenneinrichtung nötige Sekundärluft über einen einstellbaren Luftstock (5) zugeführt wird.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärbrenneinrichtung zur Wärme energieerzeugung benutzt wird.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärbrenneinrichtung mit niedriger Ver brennungstemperatur betrieben wird.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Primärbrenneinrichtung und der Sekundärbrenneinrichtung ein Übergangsbereich (3) zur Vermischung der Brandgase vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangbereich (3) zur Vermischung der Brand gase mit Wasser oder Chemikalien dient.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangbereich (3) zur Unterstützung des Vermischungsvorgangs Einbauten in Form von Platten oder Rosten aufweist.