DE8525256U1 - Tangentialfeuerung - Google Patents

Description

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L. & C. Steinmüller Grabfj"' kZ70'Hunmirshracti, den 05.02.1987 Postfach 10 08 55/10 08 65 GM 8701

Ca./HP.

Gebrauchsmusteranmeldung

s/Tangentialfeuerung'

Die Neuerung betrifft eine Tangentialfeuerung gemäß dem f

Oberbegriff des Anspruches 1. s

Eine solche Tangentialfeuerung ist aus der Druckschrift ,;

"Development of Mitsubishi" "Mact" in-furnace N0_Y-removal ;■

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process for steam generators" aus "Procedings of the 1982 &iacgr;

joint symposium on stationary Combustion N0_Y control" ;. bekannt.

Bei der bekannten Tangentialfeuerung bilden sich im \

Feuerraum von unten nach oben eine Hauptbrenner- |

Verbrennungszone, eine Stickoxidreduktionszone, in der der jj

Rekuktionsbrennstoff unterstöchiometrisch verbrannt wird i

und über der Ausbrandluftzuführung eine Ausbrandzone. Bei ;

der bekannten Feuerung zur Durchführung des Verfahrens j

sind jeweils in einem Brennerspiegel, d.h. in einer |

Vertikalebene übereinander, Hauptbrenner, Reduktionsbrenner ·

und Ausbrandluftdüse angeordnet (vgl. insbesondere Fig 20 |

der Druckschtift). Es hat sich herausgestellt, daß die I

großtechnische Anwendung einer solchen Brennstoffstufung | auf Schwierigkeiten stößt. In dem Feuerraum bewegen sich

die gasförmigen und festen Stoffe entlang einer |

schraubenförmigen Bahn aufwärts, so daß bei Anordnung der |

Reduktionsbrenner in derselben Vertikalebene wie der oder i die Hauptbrenner nicht sichergestellt ist, daß der

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Reduktionsbrennstoff das weiter unten gebildete NOw nicht mehr reduzieren kann, da der Brennstoff nicht mehr mit ihm in Berührung kommt. Bei dem bekannten Verfahren erfolgt somit das Einbringen des Reduktionsbrennstöffes weitgehendst ohne Berücksichtigung der Lage der Primärflammen im unteren Teil des Feuerraumes, in denen das &Ngr;0_&khgr; gebildet wird. Diese örtliche Unabhängigkeit bringt vor allem dann Nachteile, wenn bei Teillastbetrieb einige Brenner abgeschaltet werden, weil dann eine gute Durchmischung zwischen den Rauchgasen aus der primären Verbrennungszone und dem Reduktionsbrennstoff nicht mehr erreicht werden kann.

Darüberhinaus führt die Anordnung der Reduktionsbrenner in demselben Brennerspiegel oberhalb der Hauptbrenner zu einem relativ hohen Feuerraum.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Neuerung, eine Tangentialfeuerung anzugeben, bei der einerseits eine ausreichende Stickoxidverminderung möglich ist und andererseits auch bei Teillast eine gute Einmischung des Reduktionsbrennstoffes in die Primärflammen der Hauptbrenner gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jeder Reduktionsbrenner nahe dem ihm zugeordneten Hauptbrenner mindestens mit einem seitlichen Abstand angeordnet und so ausgerichtet ist, daß bei Betrieb der Tangentialfeuerung der über den Reduktionsbrenner eingedüste Reduktionsbrennstoff an einer vorgegebenen Stelle in die dem Hauptbrenner zuzuordnende Primärflamme eingemischt wird.

Bei der neuerungsgemäßen Feuerungsanlage erfolgt die Zufuhr des Reduktionsbrennstoffes in direkter Zuordnung zu dem einzelnen Hauptbrenner. Dabei wird der Strömungsvektor der gekrümmten und evtl. bereits aufsteigenden Zuströmung

berücksichtigt, d.h. die Zufuhr des Reduktionsbrennstoffes Wird so auf die Zuströmung aus dem Hauptbrenner ausgerichtet, daß die Durchmischung mit dem Reduktionsbrennstoff nach Abschluß der Gasreaktionen in der Primärflamme erfolgt, um die in den Gasreaktionen gebildeten Stickoxide zu reduzieren. Um dies erreichen zu können, erfolgt die Eindüsung des Reduktionsbrennstoffes in naher Zuordnung zum Hauptbrenner, wodurch die Bauhöiie des Feuerraumes reduziert werden kann.

Die Luftzahl am Primärbrenner liegt z. B. zwischen 0,8 und 1,2 und soll nach dem Einmischen des Reduktionsbrennstoffes zwischen 0,6 und 1,0 liegen.

Dabei liegt das Verhältnis von Primärbrennstoff zu Sekundärbrennstoff z.B. zwischen 50 : 50 und 90 : 10.

Der Reduktionsbrennstoff wird zweckmäßig bezogen auf den Drehsinn der schraubenförmigen Strömung voreilend zum Hauptbrennstoff eingeführt. Es kann jedoch auch möglich sein, daß bezogen auf den Drehsinn die Zufuhr nacheilend erfolgt. Diese Relativbeziehungen zwischen den Brennstoffen sind durch Veränderung des Eindüsungswinkels und/oder des Eindüsungsortes zu erreichen.

Es ist möglich, als Hauptbrennstoff und

'Reduktionsbrennstoff den gleichen Brennstoff, vorzugsweise Braunkohle, einzusetzen.

Auch kann es zweckmäßig sein, den Reduktionsbrennstoff mit Luft einzuführen, die zur Verbrennung beiträgt, oder aber als Transportmedium für den Reduktionsbrennstoff Rauchgas zu verwenden; Mischungen sind möglich.

Nach Abschluß der Reduktionsvorgänge muß noch Ausbrandluft für den vollständigen Ausbrand zugegeben werden. Um auch hier in allen Lastbereichen eine gute Durchmischung zu

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erreichen, ist es zwfcckmäßig, die Ausbrandluft unabhängig von der Anzahl der betriebenen Brenner und damit Mühlen einzustellen. Die Regelung der Ausbrandluft erfolgt also nur lastabhängig, wobei alle Ausbrandluftdüsen gleichmäßig beaufschlagt werden können. Die Abschaltung einzelner Düsen könnte ebenfalls in Betracht gezogen werden.

Wenn bei einer solchen Tangentialfeuerung mindestens zwei Hauptbrenner in einer Ebene nebeneinander in einer Feuerraumwand angeordnet sind, wird vorzugsweise vorgeschlagen, daß die den beiden Hauptbrennern zugeordneten Reduktionsbrenner zwischen den beiden Hauptbrennern angeordnet sind. Es ist jedoch bei einer solchen Feuerungskonfiguration auch möglich, daß die den beiden Hauptbrennern zugeordneten Reduktionsbrenner jeweils auf der gleichen Seite der Hauptbrenner angeordnet sind.

Wenn der Hauptbrenner in an sich bekannter Weise in übereinanderanordnung aus einer Unterluftzufuhr, einer ersten Brennstoffzufuhr, einer Zwischenluftzufuhr mit hohem Luftimpuls, einer zweiten Brennstoffzufuhr und einer Oberluftzufuhr besteht, ist es zweckmäßig, den seitlichen Abstand und die Ausrichtung des Reduktionsbrenners auf die Zwischenluftzufuhr zu beziehen.

Die Zahl und die Anordnung der Ausbrandluftdüsen kann der Zahl und der Anordnung der Hauptbrenner entsprechen. Es ist jedoch auch möglich, eine größere Anzahl von Ausbrandluftdüsen gleichmäßig um den Feuerraum herum zu verteilen.

Die besonderen Vorteile der Feuerungsanlage kommen zum Tragen, wenn in einer Vertikalebene mindestens zwei Hauptbrenner untereinander angeordnet sind und wiederum bevorzugt in einer dazu parallelen vertikalen Ebene die zwei zugeordneten Reduktionsbrenner angeordnet sind.

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Werden bei Teillast Hauptbrenner abgeschaltet, so werden selbstverständlich die zugeordneten Reduktionsbrenner mit abgeschaltet.

Die Tangentialfeuerung kann nicht nur in Form einer Wandfeuerung vorliegen, sondern u ch in Form einer Eckenfeuerung. ,

Zwei Ausführungsformen der Tangentialfeuerung sollen nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig.1 eine perspektivische Darstellung des Feuerraumes

einer Allwandfeuerung, wobei nur in einer Wand drei übereinander angeordnete Hauptbrenner und die diesen Hsuptbrennern zuzuordnenden schraubenförmigen Bahnen des Hauptbrennstoffes unc* der zugeordneten Verbrennungsprodukte dargestellt sind,

Fig.2 eine Darstellung einer Ausführungsform der

neuerungsgemäßen Tangentialfeuerung vergleichbar Figur 1, wobei die Bestückung einer Wand dargestellt ist,

Fig.3 einen schematischen Querschnitt zur Erläuterung der Brennstoffzuführung bei der Ausführungsform gemäß Figur 2,

Fig.4 eine Darstellung vergleichbar Figur 2 mit einer anderen Brenneranordnung und

Fig.5 einen Schnitt vergleichbar Figur 3 durch die Anordnung gemäß Figur 4.

Bei dem in der Figur 1 dargestellten Feuerraum (1) einer Allwandfeuerung sind in der hinteren Wand in einem Brennerspiegel Übereinanderliegend Hauptbrenner (2, 3) und

Wie aus den Figuren 2 und 3 ableitbar ist, strömen die Verbrennungsprodukte der Hauptbrenner (2) und (2¹) auf gekrümmten aufsteigenden Bahnen (BB2) bzw. (BB2¹) nach innen und aufwärts, d.h. aus der Zeichenebene der Figur 3 nach oben. Die Anordnung und Ausrichtung der Reduktionsbrenner (6) und (6¹) ist nun so getroffen» daß der Zusatzbrennstoff an vorgegebenen Mischstellen (Mg) und

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(4) engeordnet, die auf den in der Figur schematisch dargestellten Brennkreis (5) ausgerichtet sind. Die den Hauptbrenner (2) verlassenden Verbrennungsprodukte beschreiben im wesentlichen die strichpunktierte Bahn, die den Hauptbrenner (3) verlassenden Verbrennungsprodukte die gestrichelte Bahn und die den Hauptbrenner (4) verlassenden Produkte die durchgezogene Bahn. Würde der Reduktionsbrennstoff nun beispielsweise über einen in C'-.r Figur 1 dargestellten und in demselben Brennerspiegel liegenden Reduktionsbrenner (6) eingedüst werden, kann der Reduktionsbrennstoff das in den Primärflammen der untenliegenden Brenner (3) und (4) entstandene &Ngr;0_&khgr; nicht reduzieren, da er mit diesem NO« im wesentlichen nicht mehr in Berührung kommt.

Bei der in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungsform, sind auf jeder Wand der Feuerung zwei nebeneinander liegende Hauptbrenner (2) und (2·) und zwei nebeneinander liegende Hauptbrenner (3) und (3¹) vorgesehen, wobei die Brenner (2) und (3) bzw. (2¹) und (3¹) in derselben Vertikalebene liegen. Die Brenner bestehen jeweils aus einer Unterluftzufuhr (UL), einer ersten Brennstoffzufuhr (B.j), aus einer Zwischenluftzufuhr (ZL) einer zweiten Brennstoffzufuhr (Bg) und einer Oberluftzufuhr (OL). Jedem der vier Hauptbrenner (2, 2¹, 3) und (3¹) ist ein Reduktionsbrenner (6) bzw. (6¹) zugeordnet, und zwar ist dieser Brenner bezogen auf die Mitte der Zwischenluftzufuhr ZL um einen gewissen Betrag nach links und einen gewissen Betrag nach oben versetzt.

(M₂ ¹) in die Priinärf lamme eingemischt wird, wobei die Einmischstellen M im wesentlichen den Abschluß der Gasreaktionen in den Primärflammen anzeigen.

Es soll hier nochmals darauf hingewiesen werden, daß die Figuren der Erläuterungen des erfinderischen Grundgedankens dienen, jedoch keine Konstruktionszeichnungen darstellen.

Während bei dieser Ausführungsform die Reduktionsbrenner nacfi oben versetzt sind, kann auch eine Versetzung nach unten in Betracht gezogen werden, nur muß dann die Ausrichtung entsprechend angepaßt werden.

Hie auch in den Figuren 4 und 5 sind dieselben Bezugszeichen verwendet worden. Diese Ausführungsform unterscheidet sich dadurch, daß die Reduktionsbrenner nicht jeweils auf einer Seite der Hauptbrenner angeordnet sind, sondern daß Reduktionsbrenner (7) und (7¹) zwischen den beiden Brennern angeordnet sind.

Bei der Ausführungsform gemäß Figuren 2 und 3 befinden sich im Spiegel der übereinander angeordneten Brenner (2) und (3) bzw. (2¹) und (3¹) jeweils eine Ausbrandluftdüse (8) und (8¹), während bei der Ausführungsform gemäß Figuren 4 und 5 eine Vielzahl von den Brennern nicht besonders zugeordneten Ausbrandluftdüsen (9) vorgesehen sind. Selbstverständlich können die Ausbrandluftdüsenkonfigurationen auch ausgetauscht werden.

Schließlich soll darauf hingewiesen werden, daß die neuerungsgemäße Tangentialfeuerung nicht auf die besondere Hauptbrennerkonfiguration beschränkt ist.

Durch die seitliche Nebenordnung der Reduktionsbrenner (6, 6¹) bzw. (7, 7¹) zu den Hauptbrennern wird eine relativ geringe Bauhöhe möglich. Bei Teillast, z. B. durch Abschalten der Hauptbrenner (2) und (2¹) zusammen mit den

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Reduktionsbrennern (6) und (6¹) wird die Stickoxidreduktion im Bereich der Brenner (3) und (3¹) nicht verschlechtert, da der über den Hauptbrennern (3) und (3¹) zugeordneten Reduktionsbrennern (7) und (7¹) eingeführte Reduktionsbrennstoff wirksam in die Primärflammen der Brenner (3) und (3¹) eingemischt wird.

(Hierzu 4 Blatt Zeichnungen)

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Claims (6)

L. 4 C. SteinmQller Gmb'tf*' 5270 'fiumriierstiach', den 05.02.1987 Postfach 10 08 55/10 08 65 GM 8701 Ca./HP. Schutzansprüche

1. Tangentialfeuerung für feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe, insbesondere Kohlenstaub.mit einer Vielzahl auf einen Brennkreis ausgerichteten Hauptbrennern, einer Vielzahl von Reduktionsbrennern und einer Vielzahl von oberhalb der Reduktionsbrenner angeordneten Ausbrandluftdüsen,

dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reduktionsbrenner (6, 6¹; 7, 7¹) nahe dem ihm zugeordneten Hauptbrenner (2, 2¹; 3, 3¹) mindestens mit einem seitlichen Abstand angeordnet und so ausgerichtet ist, daß bei Betrieb der Tangentialfeuerung der über den Reduktionsbrenner eingedüste Reduktionsbrerfnstoff an einer vorgegeben Stelle (M2; M2¹) in die dem Hauptbrenner zuzuordnende Primärflamme (B2; B2') eingemischt wird.

2. Tangentialfeuerung nach Anspruch 1, bei der mindestens zwei Hauptbrenner in einer Ebene nebeneinander in einer Feuerraumwand angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die den beiden Hauptbrennern (2, 2¹) zugeordneten Reduktionsbrennern (7, 7') zwischen den beiden Hauptbrennern angeordnet sind.

3. Tangentialfeuerung nach Anspruch 1, bei der mindestens zwei Hauptbrenner in einer Ebene nebeneinander in einer Feuerraumwand angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß. die den beiden

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Hauptbrennern (2, 2¹) zugeordneten Reduktionsbrenner (6, 6¹) jeweils auf der gleichen Seite der Hauptbrenner angeordnet sind.

4. Tangentialfeuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Hauptbrenner (2, 3; 2¹, 3¹) untereinander angeordnet sind und dabei vorzugsweise in einer dazu parallelen vertikalen Ebene die zwei zugeordneten Reduktionsbrenner (6, 6; 6¹, 6'/ 7, 7; 7', 7¹) angeordnet ^ind.

5. Tangentialfeuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl und Anordnung der Ausbrandluftdüsen (8, 8') der

Zahl und der Anordnung der Hauptbrenner (2, 2¹) entspricht oder eine größere Anzahl von '. Ausbrandluftdüsen (9) gleichmäßig um den Feuerraum

herum verteilt angeordnet ist.
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6. Tangentialfeuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbrandluftdüsen (8, 8¹) unabhängig von der Anzähl der

betriebenen Brenner (6, 6¹; 7, 7¹) einstellbar sind.