DE4100596A1 - Kohlenstaubbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kohlenstaubbrenner mit einem Primär- sowie einem Sekundärkanal.

Zur Minderung der NO_x-Emission wird von den gegebenen Be­ dingungen am Dampfkessel ausgegangen und durch Primärmaß­ nahmen auf eine Reduzierung des Sauerstoffgehalts in der Verbrennungszone orientiert. Dieses Ziel wird durch eine "langsame" Verbrennung erreicht, indem die Flammentempera­ tur gesenkt, das Sauerstoffangebot verringert oder die Ver­ mischung von Luft und Brennstoff verzögert wird.

Die stufenweise Luftzufuhr in den Verbrennungsprozeß erfor­ dert eine hohe Luftpressung und die Zugabe der Luft als Primärluft in den Entgasungsprozeß des Brenners. Dieser Mechanismus erfordert jedoch eine Brennerauslegung, die jeweils nur auf ein bestimmtes Brennstoffband gerichtet ist. Die Rückführung eines kalten Verbrennungsgas-Teilstromes in den Brenner zur Absenkung der Flammentemperatur und Rauch­ gaszirkulation ist jedoch mit einem großen Bauvolumen eines Brenners und einer großen Verschleißintensität durch den hohen Ballastanteil der rückgeführten Rauchgase verbunden. Die stufenweise Verbrennung des Brennstoffs in der Brenn­ kammer weist den Nachteil auf, daß eine große Anzahl von Brennern erforderlich ist und die Tiefe der Brennkammer daher nicht genutzt werden kann.

Ziel der Erfindung ist, mit einfachen Mitteln eine geringe NO_x-Bildung zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Primärstrom, d. h. das Brennstoff-Luft-Gemisch, innerhalb des Brenners entsprechend aufzuteilen.

Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß der Pri­ märkanal über eine Blende in einen mit einem Zentralkanal und einem Ringkanal verbundenen Verteiler eingebunden ist, wobei im Zentralkanal ein mit dem Sekundärkanal verbunde­ nes Strahlrohr und im Ringkanal eine Dralleinrichtung an­ geordnet ist.

Die neue Mittel-Wirkungs-Beziehung besteht darin, daß durch den Verteiler ein mit Feinstaub angereicherter Brennstoff- Luft-Strom in den verdrallten Ringkanal und ein mit Grob­ staub angereicherter Brennstoff-Luft-Strom in den Ringka­ nal mit hoher Geschwindigkeit eingeleitet sowie über das Strahlrohr Luft hoher Pressung eingeblasen wird. Dadurch wird eine lange Flamme ausgebildet und die jeweils notwen­ dige Luftmenge gestaffelt über den Brennweg zugeführt.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher er­ läutert. Die Zeichnung zeigt:

Fig. 1 den Kohlenstaubbrenner im Schnitt,

Fig. 2 die Ausbildung der Flamme im Prinzip.

An der Stirnwand 1 der Brennkammer 2 ist der Brenner 3 mit der Kohlenstaub-Fördergas-Leitung 4 und dem Luftversor­ gungssystem 5 angeordnet (Fig. 1). Der Brenner 3 besteht aus dem Verteiler 6, der Blende 7, dem Ringkanal 8 mit Drallkörper 9 und dem Zentralkanal 10. Das Luftversorgungs­ system 5 des Brenners 3 weist die Ringluftkammer 11 mit Drallkörper 12 sowie das Strahlrohr 13 mit Anströmkegel 14 auf. Das Strahlrohr 13 ragt mit dem Ausströmteil 15 in die Brennkammer 2.

Die Wirkungsweise ist folgende: Der Nachmühlen-Kohlenstaub-Fördergas-Gemischstrom 16 gelangt über die Leitung 4 in den Verteiler 6 (Fig. 1) . Über die Blende 7 erfährt der Gemisch-Strom 16 eine Er­ höhung der Mittelgasströmung 17, wobei unmittelbar nach Blende 7 an der Wandung 18 der Feinstaub-Gas-Wirbel 19 entsteht. Dieser Wirbelgasstrom 20 wird über den Ring­ kanal 8 und Drallkörper 9 aufgrund des in dem Verteiler 6 bestehenden Druckes in die Brennkammer 2 geblasen. Aufgrund des hohen Dralles wird im brennernahen Umfangs­ gebiet ein Gas-Staub-Wirbel 21 ausgebildet. Gleichzeitig erfolgt die Zugabe von Verbrennungsluft 22 über die Ring­ luftkammer 11 und Drallkörper 12 in den Feinstaub-Gas- Staub-Wirbel 21, wobei durch die Dralluft 23 im brenner­ nahen Bereich A eine primäre Ringflamme 24 ausgebildet wird (Fig. 2). Die Luftzufuhr in diese Ringflamme 24 kann aufgrund der begrenzten Staubmasse sowie des hohen Vermischungsgrades optimal erfolgen. Ca. 70% der gesam­ ten Menge des Kohlenstaub-Fördergas-Gemisches 16 wird ohne Verdrallung als Staubstrom 25 über das Zentralrohr 10 in die Brennkammer 2 geblasen (Fig. 1). Dieser Staub­ strom 25 wird am Umfang - bedingt durch die Zufuhr der Verbrennungsluft 22 - mit der Verbrennungsluft 27 ver­ mischt und verbrennt unmittelbar nach der Ringflamme 24 im Bereich B des Flammenteiles 26. Das Kohlenstaub-För­ dergas-Gemisch 28 wird weiter in die Brennkammer 2 ge­ tragen. Unterstützt wird dieses Einblasen durch die Zu­ fuhr der Luft 29 über das Strahlrohr 13.

Im brennerentfernten Bereich C des Flammenteiles 30 wird dieser Einblasestrahl aufgelöst und mit Verbrennungsluft 29 aus dem Strahlrohr 13 intensiv vermischt, und es ent­ steht eine im brennerentfernten Bereich eine Flamme bzw. Abbrandzone.

Mit der Ausbildung der drei Flammenteile A; B; C erfolgt eine optimale der zugeführten Kohlenstaubmasse entspre­ chende Luftverteilung und damit relativ konstante Flam­ mentemperatur ohne ortliche Spitzenwerte bzw. extreme Luftüberschüsse λ < 0,9. Die im Brennerzentrum als line­ arer Staubstrahl eingeblasene Staubmasse nimmt im brenner­ nahen Bereich nicht an der Verbrennung teil; sie ver­ brennt weitgehend am Flammenende. Die über das Strahl­ rohr eingeblasene unverdrallte Luftmenge unterstützt das tiefe Eintragen der Staubmasse.

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:

• 1. Aufteilung des Nachmühlen Kohlenstaub-Fördergas-Gemi­ sches mit unterschiedlichen Einblasebedingungen und -geschwindigkeiten zur Ausbildung einer langen Flamme.
• 2. Ausbildung mehrerer Verbrennungszonen mit optimaler Zuführung von Verbrennungsluft.
• 3. Erzielung NO_x-armer Verbrennung.
• 4. Erzielung unterschiedlicher Staubkonzentrationen am Brenneraustritt.
• 5. Die Aufteilung des Staub-Körnungsbandes erfolgt inner­ halb des Brenners.

Claims (1)

1. Kohlenstaubbrenner mit einem Primär- sowie einem Sekun­ därkanal, gekennzeichnet dadurch, daß der Primärkanal über eine Blende in einen mit einem Zentralkanal und einem Ringkanal verbundenen Verteiler eingebunden ist, wobei im Zentralkanal ein mit dem Se­ kundärkanal verbundenes Strahlrohr und im Ringkanal eine Dralleinrichtung angeordnet ist.