DE4241651C2

DE4241651C2 - Verfahren zur Zufuhr von Primär- und Sekundärluft an einem Kohlenstaub- Haupt- oder -Zündbrenner, insbesondere an einem Ejektor-Stufenluft-Wirbelbrenner, und einen Kohlenstaub-Haupt- oder -Zündbrenner, insbesondere einen Ejektor-Stufenluft-Wirbelbrenner

Info

Publication number: DE4241651C2
Application number: DE19924241651
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl Ing Stroeer; Dieter Dr Ing Koritz; Hartmut Dipl Ing Schubert; Gerhard Liebscher; Guenter Matuse
Original assignee: VEAG Vereinigte Energiewerke AG
Current assignee: VEAG Vereinigte Energiewerke AG
Priority date: 1992-12-04
Filing date: 1992-12-04
Publication date: 1995-08-17
Anticipated expiration: 2012-12-05
Also published as: DE4241651A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zufuhr von Primär- und Sekundärluft an einem Ejektor-Stufenluft-Wirbelbrenner zur Verbrennung von Kohlenstaub und einen Ejektor-Stufenluft- Wirbelbrenner als Kohlenstaub-Haupt- oder Zündbrenner gemäß den Merkmalen der Oberbegriffe der Patentansprüche 1 und 3.

Ein Kohlenstaub-Haupt- oder Zündbrenner weist ein das Primär gemisch führendes Konus-Innenrohr und eine Sekundärluft-Zufüh rung auf (DD-PS 2 62 706). Dabei ist der Eintritt des Innenrohres über einen freien Querschnitt mit einem Ansaugrohr verbunden und der Austritt in die Rückwand einer Muffel eingebunden. Die außerhalb der Muffel angeordnete Sekundärluft-Zuführung und der freie Querschnitt sind in einem gemeinsamen Heißluftgehäuse eingebunden.

Dieser Brenner ist jedoch mit dem Mangel behaftet, daß ca. 8% der Sekundärluft außerhalb der Muffel wirkt und dementsprechend sowie in Abhängigkeit vom Luftdruck eine kurze heiße Flamme ausgebildet wird, so daß es zu hohen NO_x-Werten bei der Verbrennung kommt.

Besonders nachteilig ist die Brennerausbildung bei einer Decken-Stirnwand-Feuerung des Dampfkessels.

Es ist außerdem ein Verfahren und eine Einrichtung zum Betreiben einer kohlenstaubgespeisten und selbst zündfähigen Brennkammer bekannt (DD-PS 2 89 323). Zur gezielten Verlagerung der Lage der Freistrahlflamme ist vorgesehen, nach einem normalen Zündvorgang, zwischen Brennkammeraustritt und dem Eintritt in den Feuerraum in einem Zwischenrohr Quartärluft zuzuleiten und die Zufuhr von Sekundärluft zu verstärken. Dadurch wird die Flamme herausgetragen, wobei dieser Vorgang durch Meßeinrichtung überwacht und genau geregelt werden kann. Der Nachteil besteht darin, daß aus dem Brenner eine kompakte Flamme austritt, da die gesamte Luftzufuhr als Dralluft eingeleitet wird.

Die Luftzufuhr ist sehr aufwendig über mehrere Stufen aufgeteilt. Damit ist die Brennerkonstruktion sehr lang, weist einen hohen Verschleiß, eine komplizierte Luftzufuhr und einen hohen Druckverlust auf. Die geringen Einzelluftimpulse der Ringelemente sind zu gering für eine Durchmischung; die Anordnung von Tertiär- und Quartärluft-Zuführung ist erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Flamme ausreichend lang zu gestalten, jedoch im brennernahen Bereich eine Teilzündung des Kohlenstaubes im unterstöchiometrischen Verhältnis ständig aufrechtzuerhalten.

Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß die Sekundär luft in die Muffel gefördert und in einen Drallstrom-Luftan teil sowie einen Parallelstrom-Luftanteil aufgeteilt wird. Zur Realisierung ist erfindungsgemäß zwischen der Muffel sowie dem Austritt des Konus-Innenrohres die in das Heißluft gehäuse eingebundene segmentartige Sekundärluft-Ringöffnung angeordnet.

Dadurch wird erreicht, daß die Sekundärluft zu einem Anteil als Wirbelluft in das Primärgemisch eingetragen und zu einem Anteil als Schleierluft dem Primärgemisch zugeführt wird. Diese Schleierluft ergibt einen Parallelimpuls zur Flammenachse und gewährleistet eine lange Flamme.

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

Fig. 1 den Kohlenstaubbrenner im Schnitt,

Fig. 2 den Kohlenstaubbrenner in der Vorderansicht.

Der Brenner 1 besteht aus der Ringmuffel 2, dein Konus-Innenrohr 3 und dein Staubkanalteil 4 (Fig. 1). Die Brennerrückwand 5 ist am Luftkasten 6 angeordnet und weist die Stauböffnung 7 und die Sekundärluftschlitze 8 auf. Zwischen Konus-Innenrohr 3 und Staubkanalteil 4 besteht die Primärluftöffnung 9.

Innerhalb der Brennermuffel 10 ist im hinteren Teil der Sekundärluftring 12 angeordnet. Zwischen dein Sekundärluftring 12 und der Stauböffnung 7 ist die Ringstufe 14 ausgebildet. Im Sekundärluftring 12 sind die schaufelähnlichen Lenkeinbauten 15 angeordnet (Fig. 2). Der Abstand der Lenkeinbauten 15 ist so groß, daß der freie Querschnitt 16 gebildet ist.

Die Wirkungsweise ist folgende:
Der Kohlenstaub-Rauchgas-Brüden-Strom 17 wird über das Staubkanalteil 4 in den Brenner 1 geblasen. Die Luftmenge 18 wird vom Lüfter 19 über die Heißluftleitung 20 in den Brennerheißluftkasten 21 geblasen. Innerhalb des Heißluftkastens 21 gelangt die Primärluft 22 über die Primärluftöffnung 9 in den Staubstrom 17 und die Sekundärluft 23 über die Sekundärluftschlitze 8 in den Sekundärluftring 12. Aufgrund der schaufelförmigen Lenkeinbauten 15 wird eine Teilluftmenge 24 unmittelbar in der Ringmuffel 2 in den Staub-Primärluft-Strom 25 eingetragen. Dieser Vorgang der Eintragung wird durch den Wirbelanteil 26 nach Ringstufe 14 unterstützt. Innerhalb der Ringmuffel 2 bilden sich lokale Wirbelfelder 27 im Staub-Luft-Strom 25 aus. Im Bereich dieser Wirbelfelder erfolgt eine gute Durchmischung von Luft und Kohlenstaub, die im fortlaufenden Flammenweg zünden und im brennernahen Bereich 28 eine Flammenausbildung unterstützen. Ca. 80% der Sekundärluftmenge 23 wird über den freien Querschnitt 16 als Parallelstrom 29 mit dem Staub-Luft-Strom 25 weit in die Brennkammer getragen, wodurch eine lange Flamme ausgebildet wird.

Im brennernahen Bereich 28 wird mit Hilfe der Primärluft und der Teilluftmenge 24 eine unterstöchiometrische Verbrennung aufrechterhalten.

Aufgrund dieser Sekundärluftaufteilung über die Flammenlänge erfolgt eine NO_x-arme Verbrennung.

Bei entsprechender Gestaltung der Lenkeinbauten 15 kann der Anteil der Teilluftmengen 24; 29 gesteuert werden.

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:

- Intensive Staub-Luft-Vermischung im Randbereich,
- geringe thermische Belastung der Sekundärlufteinbauten (durch zur Brennerrückwand hin verlegte Anordnung),
- geringer Verschleiß an der Muffel durch Luftschleier (Parallelstrom),
- kompakte Brennermuffel mit Betonring,
- Beibehaltung der Brennerabmessung beim nachträglichem Einbau bzw. Brennerersatz,
- keine zusätzlichen Rohrausbiegungen erforderlich.

Bezugszeichenliste

1 Brenner
2 Ringmuffel
3 Konus-Innenrohr
4 Staubkanalteil
5 Brennerrückwand
6 Luftkasten
7 Stauböffnung
8 Sekundärluftschlitz
9 Primärluftöffnung
10 Brennermuffel
11 hinterer Teil
12 Sekundärluftring
13
14 Ringstufe
15 schaufelähnliche Lenkeinbauten
16 Querschnitt
17 Kohlenstaub-Rauchgas-Brüden-Strom
18 Luftmenge
19 Lüfter
20 Heißluftleitung
21 Brennerheißluftkasten
22 Primärluft
23 Sekundärluft
24 Teilluftmenge
25 Primärluft-Strom
26 Wirbelanteil
27 Wirbelfeld
28 brennernaher Bereich
29 Parallelstrom

Claims

1. Verfahren zur Zufuhr von Primär- und Sekundärluft an einem Ejektor-Stufenluft-Wirbelbrenner mit Brennermuffel zur Verbrennung von Kohlenstaub als Haupt- oder Zündbrenner, wobei die Primärluft dem Kohlenstaub-Fördergas-Gemisch vor Eintritt in die Muffel zugemischt wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Sekundärluft in die Muffel gefördert und in einen Drallstrom-Luftanteil sowie einen Parallelstrom-Luftanteil aufgeteilt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß Drallstrom-Luftanteil und Kohlenstaub-Fördergas-Primär-Luft- Gemisch innerhalb der Muffel gemischt wird und dadurch lokale Wirbelfelder erzeugt werden.

3. Ejektor-Stufenluft-Wirbelbrenner mit Brennermuffel als Kohlenstaub-Haupt- oder Zündbrenner, mit einem das Primärgemisch führenden Konus-Innenrohr und einer Sekundär luft-Zuführung, wobei der Eintritt des Innenrohres über einen freien Querschnitt mit einem Ansaugrohr und der Austritt mit einer Muffel verbunden ist, und wobei der freie Querschnitt und die Sekundärluft-Zuführung in einem gemeinsamen Heißluft gehäuse eingebunden sind, wobei im Rückwandbereich der Muffel die als Ringöffnung ausgebildete mit Lenkeinbauten versehene Sekundärluft-Zuführung angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der Muffel sowie dem Austritt des Konus-Innen rohres die in das Heißluftgehäuse eingebundene segmentartige Sekundärluft-Ringöffnung angeordnet ist.

4. Brenner nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Lenkeinbauten innerhalb einer Betonmuffel angeordnet sind.

5. Brenner nach Anspruch 3 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Lenkeinbauten einen freien Querschnitt für einen Parallelluftstrom bilden.