DE4416945C1 - Verfahren zur Verbrennung von Braunkohle mittels eines Strahlbrenners, Strahlbrenner und Tangential-Feuerungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von Braunkohle der im Anspruch 1 genannten Art.

Aus der DE-Z. "VGB Kraftwerkstechnik" 68, Heft 6, (1988), Seiten 603-608, ist ein Verfahren der vorstehend genannten Art bekannt, bei dem mindestens ein Strahl eines Gemisches aus Braunkohlenstaub und Primärluft und neben diesem Primärgemischstrahl mindestens ein Luftstrahl in den Feuerraum eingeblasen wird. Gemäß S. 605, rechte Sp. - "Brenner" kommen zur Durchführung des Verfahrens Tangentialfeuerungen mit entsprechenden Strahlbrennern zum Einsatz. Bei den Tangentialfeuerungen werden die Strahlbrenner auf einen fiktiven Feuerungskreis ausgerichtet, wie er z. B. in der DE-PS 35 31 571, Bezugszeichen "5" beschrieben ist. Bei der Verfahrensführung gemäß der DE-PS 35 31 571 wird versetzt zu den Strahlbrennern noch gesonderte Ausbrandluft zugeführt.

Bei Braunkohlen mit höherem Heizwert und einer entsprechend hohen Umsatzgeschwindigkeit, die zu hohen Flammenspitzentemperaturen führt, besteht die Gefahr, daß beim Kohlenstaub, in Abhängigkeit der mineralischen Substanz und umgebender Atmosphäre, ein klebriger Zustand eintritt, der zur Verschlackung an den den Feuerraum begrenzenden Wände führt. Diese Gefahr ist besonders groß in Tangentialfeuerungen mit kräftig ausgebildeten Rezirkulationszonen zwischen den Brennern, oder aus der geometrischen Mitte des Feuerraum verschobenen tatsächlichen Tangential- bzw. Feuerkreis.

Weiterhin ist es bekannt, bei Drall- oder Mantelluftbrennern, die zur Verbrennung von Öl und Gas eingesetzt werden, der Verbrennungsluft für eine unterstöchiometrische primäre Verbrennungsluft im Feuerraum rückzirkulierte teilweise abgekühlte Rauchgase beizumischen (vgl. DE 30 40 830 A1 und DE-Z. "Die Industriefeuerung" 34 (1985), Seite 15). Hier erfolgt die Zumischung von aus dem Feuerraum rezirkuliertem Rauchgas zur primärseitigen NO_x- Reduzierung, nicht jedoch zur Vermeidung von Verschlackungen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei dem die Verschlackungsgefahr herabgesetzt wird.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.

Durch das Einblasen mindestens eines Rauchgasstrahles zwischen dem Primärgemischstrahl und dem Luftstrahl wird zwischen der Luft und dem kohlenstaubhaltigen Primärgemischstrahl ohne seitliche Verschiebung bzw. Entmischung der Einzelstrahlen infolge der Rezirkulationszonen zwischen auf Abstand angeordneten Brennern relativ zueinander bis zum Eintritt der Strahlen in die im Feuerraum ausgebildete rotierende Feuersäule eine Trennschicht aufgebaut, so daß es zu einer geringeren Umsatzgeschwindigkeit beim Abbrand und somit zu einer abgesenkten Spitzentemperatur in der Flamme kommt; dadurch wird die Verschlackungsneigung stark gemindert. Besonders wird an der Brennermündung ein frühzeitiges Zünden durch die Trennschicht vermieden. Die Neigung zur Brennerkastenverschlackung wird deutlich gesenkt.

Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensführung wird die Verschlackungsneigung noch weiter herabgesetzt, wenn die Temperatur des Rauchgasstrahles kleiner gehalten wird als die Feuerraumtemperatur.

Bei einer Feuerungsanlage, bei der dem Feuerraum rauchgasseitig mindestens eine Heizfläche, ein Luftvorwärmer, ein Staubabscheider und ein Saugzuggebläse nachgeschaltet sind, wird in seiner Temperatur abgesenktes Rauchgas für den Rauchgasstrahl hinter der Heizfläche, dem Luftvorwärmer, dem Staubabscheider und/oder dem Saugzuggebläse abgezweigt.

Bei einem Strahlbrenner, wie er in Bild 5 der DE-Z. "VGB Kraftwerkstechnik", Seite 605 dargestellt ist, ist es von Vorteil, wenn zwischen den beiden Außenluftstrahlen (Unterluft und Oberluft) und bzw. dem Mittelluftstrahl und dem jeweils zugeordneten Primärgemischstrahl jeweils ein Rauchgasstrahl eingeblasen wird.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Verbrennung der Braunkohle in einem Stöchiometriebereich von n = 0,8-1,6, wiederum bevorzugt 1,1-1,6. Um Gasaustausch zwischen den Strahlen möglichst gering zu halten, ist in bevorzugter Weise vorgesehen, daß die Geschwindigkeit des Rauchgasstrahles zwischen der Geschwindigkeit des Primärgehäusestrahles und der Geschwindigkeit des benachbarten Luftstrahles liegt.

Um die Trennwirkung auf möglichst einfache Weise und mit einem geringeren Gasvolumen zu erreichen, erscheint es zweckmäßig, wenn der oder die Rauchgasstrahlen als Flachstrahlen ausgebildet sind.

Die Erfindung richtet sich auch auf einen Strahlbrenner gemäß Anspruch 7 und seine Weiterbildung gemäß Anspruch 8. Bei Ausbildung der Rauchgasdüse als Flachstrahldüse erstreckt sich die Flachstrahldüse quer zum länglichen Brennerspiegel des Strahlbrenners.

Schließlich ist die Erfindung auch auf eine Feuerungsanlage gerichtet, in deren Feuerraumwänden mehrere erfindungsgemäße Strahlbrenner angeordnet sind derart, daß eine Tangentialfeuerung mit fiktivem Feuerkreis aufgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen der Brenner auf ein und denselben fiktiven Innenkreis ausgerichtet sind.

Wenn dem Feuerraum dieser Feuerungsanlage in an sich bekannter Weise rauchgasseitig mindestens eine Heizfläche, ein Luftvorwärmer, ein Staubabscheider, vorzugsweise Elektrofilter, und ein Saugzuggebläse nachgeschaltet sind, ist vorgesehen, daß das Rauchgas für den oder die Rauchgasstrahlen hinter der Heizfläche, dem Luftvorwärmer, dem Staubabscheider und/oder dem Saugzug mittels eines Gebläses abgezweigt und den Strahlbrennern zugeführt wird.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf den Brennerspiegel einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strahlbrenners.

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Brenner gemäß Fig. 1 in Blickrichtung der Pfeile II-II und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Braunkohlenfeuerungssystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Einsatz des erfindungsgemäßen Strahlbrenners.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Brenner 1 weist innerhalb seines Brennerspiegels 2 in Übereinanderandordnung eine durch eine Trennwand 3a unterteilte Unterluftdüse 3 auf. Hieran schließt sich eine als Flachstrahldüse ausgebildete Rauchgasdüse 4 an, die durch Stege 4a und eine Abstützung 4b unterteilt ist.

Hieran schließt sich eine erste Primärgemischdüse 6 an. Zum Schutz der Primärgemischdüse 6 gegen bei Betrieb der Feuerungsanlage einfallenden Strahlung sind in ihr in Kreuzform Kühlluftrohre 6a angeordnet, die über ein kreuzförmiges Luftverteilungssystem 6b mit Kühlluft beaufschlagt werden und sich zum Feuerraum hin öffnen, so daß die Kühlluft in den Feuerraum austreten kann.

Hieran schließt sich wiederum eine Rauchgasdüse 4 an. Oberhalb dieser Rauchgasdüse 4 ist eine unterteilte Mittelluftdüse 7 vorgesehen, auf die eine Rauchgasdüse 4 und eine obere Primärgemischdüse 6 folgen. Daran schließen sich eine weitere Rauchgasdüse 4 und eine Oberluftdüse 8 an. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Austrittsöffnungen der Düsen 3, 4, 6, 7 und 8 bezüglich der Brennerfrontplatte W etwas zurückgesetzt. Der Einfachheit halber sind die Zwischenräume zwischen den Düsen schraffiert dargestellt. Es kann sich um ausgemauerte oder mit Luft gefüllte Hohlräume handeln. Aus den Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß die Düsen starr miteinander verbunden sind, d. h. die aus ihnen austretenden Strahlen weisen die gleiche Strahlrichtung auf. Beim Einbau des Brenners in die Feuerraumwand werden alle Düsen 3, 4, 6, 7 und 8 auf denselben fiktiven Innenkreis FK im Feuerraum ausgerichtet. Die Strahlen können horizontal (Fig. 1 und 2) oder leicht geneigt (Fig. 3) in den Feuerraum 13 eintreten; die aus einem Brenner austretenden Strahlen sollen dabei aber stets im wesentlichen als Strahlengruppe in derselben Vertikalebene verbleiben.

Es soll festgehalten werden, daß es erfindungswesentlich ist, daß Rauchgas aus den Düsen 4 austritt und sich schichtartig zwischen den aus den Düsen 6 austretenden Kohlenstaubstrahlen und den benachbarten Luftstrahlen legt. Ob die Rauchgasstrahlen 4 die Kohlenstaubstrahlen 6 bzw. die Luftstrahlen 3, 7 und 8 durch Stege in eng beieinander liegende Teilstrahlen aufgeteilt werden, ist nicht erfindungswesentlich.

Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, werden die Primärgemischdüsen 6 über Leitung 9 mit dem Primärgemisch beaufschlagt, das in einer Gebläseschlägermühle 10 ermahlen wird. Der Gebläseschlägermühle 10 wird über Leitung 11 Rohbraunkohle und über Leitung 12 (Rücksaugschacht) heißes Rauchgas aus dem Feuerraum 13 zugeführt. Dem Feuerraum 13 sind zwei Heizflächen 14 und 15 oder mehr nachgeschaltet. Die die Heizflächen verlassenden Rauchgase werden über einem fallenden Zug 16 einem Luftvorwärmer 18 und danach einem Elektrofilter 19 unter dem Einfluß eines Saugzuggebläses 20 zugeführt und danach über einen nicht dargestellten Kamin abgeleitet. Der Luftvorwärmer 18 wird mit Frischluft beaufschlagt, die zum Teil den Düsen 3, 7 und 8 zugeführt (Sekundärluft) und zum Teil dem rückgesaugten Rauchgas 12 beigemischt (Primärluft) wird. Mit Hilfe eines Gebläses 21 kann gegenüber der Feuerraumtemperatur abgekühltes Rauchgas (Brennerkaltgas) an den mit 22 bezeichneten Stellen abgezogen werden und den Kaltluftdüsen 4 der Brenner 1 zugeleitet werden. Die Temperatur des rückgeführten Rauchgases hängt von der Lage der jeweiligen Abzweigstelle 22 ab.

Es ist möglich, daß bei Bedarf ein Teil 23 des abgezweigten kälteren Rauchgases zur Regelung der Mühlentemperatur dem abgesaugten Mühlenheißgas beigemischt wird. Auch kann dem abgesaugten Rauchgas Primärluft 24 zugeführt werden.

Bei der Fig. 3 sind zwei Brenner 1 in Übereinanderanordnung in der Wand 13a des Feuerraums dargestellt. Üblicherweise sind mehrere solcher Brennergruppen in Tangentialanordnung vorgesehen, wobei sie in den Wänden des Feuerraumes derart angeordnet sind, daß sich die an den Brennern bildenden Flammen tangential auf den Feuerkreis FK im Inneren des Feuerraumes 13 ausrichten.

Claims (9)

1. Verfahren zur Verbrennung von Braunkohle über mindestens einen in der Wand eines Feuerraums mit Tangentialfeuerung angeordneten Strahlbrenners, bei dem mindestens ein Strahl eines Gemisches aus Braunkohlenstaub und mindestens Rauchgas enthaltenden Primärgas und neben diesem Primärgemischstrahl mindestens ein Luftstrahl in den Feuerraum eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen diese beiden Strahlen ein Rauchgasstrahl in den Feuerraum eingeblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Rauchgasstrahles kleiner gehalten wird als die Feuerraumtemperatur.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem den Feuerraum rauchgasseitig mindestens eine Heizfläche, ein Luftvorwärmer, ein Staubabscheider und ein Saugzuggebläse nachgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in seiner Temperatur abgesenktes Rauchgas für den Rauchgasstrahl hinter der Heizfläche, dem Luftvorwärmer, dem Staubabscheider und/oder dem Saugzuggebläse abgezweigt wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem zwei Primärgemischstrahlen mit Außenluftstrahlen und einem Mittelluftstrahl in den Feuerraum eingeblasen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Luftstrahl und dem benachbarten Primärgemischstrahl ein Rauchgasstrahl eingeblasen wird.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Rauchgasstrahlen zwischen der Geschwindigkeit des Primärgemischstrahles und des benachbarten Luftstrahles liegt.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Rauchgasstrahlen als Flachstrahlen ausgebildet sind.

7. Strahlbrenner zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1-6 mit mindestens einer sich zu einem geschlossenen Feuerraum hin öffnenden Staubdüse (6), mindestens einer neben der Staubdüse (6) angeordneten Luftdüse (3; 7; 8) und mindestens einer zwischen Staubdüse und Luftdüse angeordneten Rauchgasdüse (4), wobei die Düsen vertikal übereinander angeordnet sind und eine im wesentlichen gleichgerichtete Strahlrichtung aufweisen.

8. Strahlbrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgasdüsen als Flachdüsen ausgebildet sind, die sich quer zum länglichen Brennerspiegel erstrecken.

9. Feuerungsanlage, in deren Feuerraumwänden mehrere Strahlbrenner nach Anspruch 7 oder 8 angeordnet sind derart, daß eine Tangentialfeuerung mit fiktivem Feuerkreis aufgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (6/3; 7; 8/4) der Brenner (1) auf ein und denselben fiktiven Feuerkreis ausgerichtet sind.