EP0157263A2 - Verfahren zur Verbrennung minderwertiger Brennstoffe - Google Patents

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EP0157263A2
EP0157263A2 EP85103058A EP85103058A EP0157263A2 EP 0157263 A2 EP0157263 A2 EP 0157263A2 EP 85103058 A EP85103058 A EP 85103058A EP 85103058 A EP85103058 A EP 85103058A EP 0157263 A2 EP0157263 A2 EP 0157263A2
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EP
European Patent Office
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pressure steam
fuels
combustion
smoldering
firing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP85103058A
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English (en)
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EP0157263A3 (de
Inventor
Dieter Dipl.-Ing. Anschütz
Jahn-Peter Dipl.-Ing. Fülgraff
Gernot Dipl.-Ing. Jung
Wolfgang Dipl.-Ing. Lenze
Manfred Müller
Michael Kühne
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VEB Ingenieurtechnik Halle
Original Assignee
VEB Ingenieurtechnik Halle
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B90/00—Combustion methods not related to a particular type of apparatus
    • F23B90/04—Combustion methods not related to a particular type of apparatus including secondary combustion
    • F23B90/06—Combustion methods not related to a particular type of apparatus including secondary combustion the primary combustion being a gasification or pyrolysis in a reductive atmosphere

Definitions

  • the invention relates to a method for burning inferior fuels, in particular based on lignite.
  • the combustion takes place for the production of high pressure steam using the principle of pre-firing and the smoldering gas combustion for the substitution of the high-quality fossil fuels previously used.
  • the process is used without changing the existing, previously used high-pressure steam generators.
  • Inferior fuels are burned according to the principle of pre-firing and smoldering gas combustion.
  • pre-firing and smoldering gas combustion For this purpose, several, for example three, pre-firings with the same function are operated in parallel.
  • the pre-firing is supplied with uncontrolled primary air during the charring.
  • the fuel is fed into the pre-firing from above and moistened with a humidification system.
  • a flame tube arranged above or to the side of the grate, the fuel is charred with simultaneous ignition of the carbonization gases.
  • Several pre-firings are necessary for effective operation of the high pressure boiler.
  • the hot smoke and smolder After passing through the flame tube, gases are fed individually to a flue or smoldering gas collecting duct.
  • the smoldering gases of all pre-firings connected in parallel are brought together in this collecting duct.
  • Secondary air is also supplied via the carbonization channel.
  • the residual molten gas mixed with the secondary air and flue gases is introduced into the actual high-pressure steam generator, for example a two-pass boiler, via a swirl rosette.
  • the cooling circuits of the flame tubes can be connected in parallel and integrated into the boiler circuit of the steam generator on the water side via corresponding supply lines and on the steam side via corresponding discharge lines.
  • a forced fan is inserted behind the steam generator and a by-pass control is provided.
  • the method permits the combustion of the inferior fuels mentioned, the energy yield does not correspond to the yield that would be expected on the basis of the calorific values of the fuels used.
  • the specified method at least one third of the carbonization gases generated are already burned in the pre-firing or in the downstream flame tube. This leads to a relatively high additional consumption of fuels in relation to the output in the steam generator.
  • Another disadvantage of the specified method is poorly controllable and thus spontaneous charring or combustion both in the pre-firing and also in the actual steam generator. In the past, oversized pre-firing with increased investment costs has been used to eliminate these disadvantages.
  • the aim is to specify a process with which the optimal combustion of low-quality fuels is possible in conventional high-pressure steam generators, which were previously operated with high-quality fossil fuels.
  • the task is to burn low-quality fuels in conventional high-pressure steam generators using appropriate pre-firing according to the principle of smoldering gas afterburning, the smoldering gas afterburning taking place largely in the steam generator.
  • the low-quality fuels are first burned in a plurality of preheaters with the same structure, connected in parallel, independently of one another, the operation of all existing preheaters being possible but not necessary.
  • an atmosphere reducing the combustion is generated in each case.
  • this is achieved by the regulated primary air supply, realized by a suction draft downstream of the high pressure boiler and by increasing the flow velocity in the flame tube.
  • the primary combustion air is supplied from below through the ember bed of the pre-firing.
  • the smoldering process is also influenced by a variable grate height.
  • an ember bed increase or decrease is provided in connection with the primary hip and suction control.
  • the flame tube in which the carbonization gases according to the invention are accelerated with the supply of secondary combustion air, without ignition or combustion of the carbonization gases already taking place here.
  • the speed is of the low-end of the flame tube 12 to 18 m / s at a temperature of 1000 ° C compared with a speed of 8 12 m / s and 850 0 C at the beginning of the flame tube.
  • the flame tubes of the individual pre-firings are brought together in a suitable manner before entering the boiler.
  • the accelerated carbonization gas streams are fed separately into the high-pressure boiler and swirled with secondary combustion air immediately after entering the boiler. For this purpose, a tangential supply of secondary air takes place immediately before the bundled flame tubes enter the high-pressure steam boiler, which initially flows around the bundled flame tubes, warms up and then with the Smoldering gas mixed by swirling.
  • the inflammation of the carbonization gas only takes place immediately before the boiler enters or the ignition is delayed accordingly by the secondary air supply and the acceleration in the flame tube.
  • the complete combustion then takes place in the high-pressure steam boiler, which is provided on the output side with a forced fan and by-pass control can.
  • the implementation of the process ensures the separation of charring and combustion of the carbonization gases and mainly shifts the combustion to the area of the high-pressure steam boiler. This makes it possible to replace the combustion of high-quality fossil fuels and to use inferior fuels with the same output of the high-pressure steam boiler.
  • a conventional high-pressure steam boiler such as is used to burn high-quality fossil fuels, is preceded by three pre-firings and a suction fan downstream.
  • Each pre-burner is equipped with a lowerable rotating grate, above which a flame tube is led outwards to the high-pressure steam boiler.
  • the inferior fuel on the respective rotating grate becomes sweaty.
  • a reducing atmosphere is created in the pre-firing by primary air supply, by a suction draft downstream of the boiler and by an increase in the flow rate of the carbonization gases in the gutter pipes.
  • the rotating grate in the pre-firing is lowered or raised to adapt to the load conditions of the boiler (variable embers). This variation of the ember bed height is done in connection with a regulation of the primary air supply and the suction draft.
  • the smoldering gases generated in the pre-firing are accelerated in the subsequent flame tubes.
  • secondary combustion air is supplied.
  • the speed of the carbonization gas is approx. 10 m / s when entering the respective flame tube and approx. 15 m / s when exiting.
  • the temperature rises from approx. 850 ° C to over 1000 ° C.
  • the flame tubes Before the flame tubes enter, they are brought together in a suitable manner. Secondary combustion air is fed tangentially in such a way that it first flows around the flame tubes and heats up in the process.
  • the three smoldering gas streams are swirled with the heated secondary air.
  • the smoldering gas-air mixture is ignited. The combustion takes place in the high pressure steam boiler.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung minderwertiger Brennstoffe, insbesondere auf Braunkohlenbasis. Das Verfahren wird ohne Veränderung an den jeweils vorhandenen, vorher verwendeten Hochdruckdampferzeugern eingesetzt.
Es besteht die Aufgabe, minderwertige Brennstoffe in herkömmlichen Hochdruckdampferzeugern unter Verwendung entsprechender Vorfeuerungen nach dem Prinzip der Schwelgasnachverbrennung zu verbrennen, wobei die Schweigasverbrennung weitestgehend im Dampferzeuger stattfindet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Brennstoffe bei geregelter Zuführung von primärer Verbrennungsluft verschwelen. Dazu wird zunächst in der Vorfeuerung eine reduzierend wirkende Atmosphäre erzeugt. Danach erfolgt die Beschleunigung der einzelnen Schwelgasströme in Flammenrohren und ihre Verwirbelung mit Sekundärluft beim Eintritt in den Hochdruckdampferzeuger.

Description

    Anwendungsgebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung minderwertiger Brennstoffe, insbesondere auf Braunkohlenbasis. Die Verbrennung erfolgt zur Hochdruckdampferzeugung unter Anwendung des Prinzips der Vorfeuerung und der Schwelgasverbrennung zur Substitution der bisher eingesetzten hochwertigen fossilen Energieträger. Das Verfahren wird ohne Veränderung an den jeweils vorhandenen, vorher verwendeten Hochdruckdampferzeugern eingesetzt.
    • Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
  • Die Verbrennung von minderwertigen Brennstoffen erfolgt nach dem Prinzip der Vorfeuerung und der Schwelgasverbrennung. Dazu werden mehrere, bspw. drei, Vorfeuerungen mit gleicher Funktion parallel betrieben. Der Vorfeuerung wird während der Verschwelung ungesteuert Primärluft zugeführt.
  • Der Brennstoff wird von oben in die Vorfeuerung gegeben und mit einer Befeuchtungsanlage befeuchtet. In einem oberhalb bzw, seitlich vom Rost angeordneten Flammenrohr erfolgt die Verschwelung des Brennstoffes bei gleichzeitiger Entzündung der Schwelgase. Für eine effektive Betreibung des Hochdruckkessels sind mehrere Vorfeuerungen notwendig. Die heißen Rauch- und Schwelgase werden nach dem Passieren des Flammenrohres einzeln einem Rauch- bzw. Schwelgassammelkanal zugeführt. In diesem Sammelkanal werden die Schwelgase aller parallel geschalteten Vorfeuerungen zusammengeführt. Ober den Schwelgassammelkanal erfolgt auch die Zuführung von Sekundärluft. Das Restschwelgas vermischt mit der Sekundärluft und Rauchgasen wird über eine Drallrosette in den eigentlichen Hochdruckdampferzeuger, bspw. einem Zweizugkessel, eingeleitet. In diesem Kessel erfolgt die Verbrennung der noch nicht im Flammenrohr verbrannten Schwelgase. Im Flammenrohr der Vorfeuerung erfolgt gleichzeitig ein Wärmeaustausch (Wasserkühlung). Die Kühlkreisläufe der Flammenrohre können parallel geschaltet und wasserseitig über entsprechende Zuleitungen und dampfseitig über entsprechende Ableitungen in den Kesselkreislauf des Dampferzeugers eingebunden sein.
  • Zur Aufrechterhaltung und Steuerung der Verschwelung bzw. der Verbrennung ist hinter dem Dampferzeuger ein Zwangslüfter eingefügt sowie eine By-Pass-Regelung vorgesehen. Das Verfahren gestattet zwar die Verbrennung der genannten minderwertigen Brennstoffe, die Energieausbeute entspricht jedoch nicht der Ausbeute, die aufgrund der Heizwerte der eingesetzten Brennstoffe zu erwarten wäre. Beim angegebenen Verfahren erfolgt die Verbrennung der erzeugten Schwelgase bereits zu mindestens einem Drittel in der Vorfeuerung bzw. in dem nachgeschalteten Flammenrohr. Dies führt zu einem relativ hohen Mehrverbrauch an Brennstoffen im Verhältnis zur Leistung im Dampferzeuger. Ein weiterer Nachteil des angegebenen Verfahrens besteht in einer schlecht regelbaren und damit spontanen Verschwelung bzw. Verbrennung sowohl in der Vorfeuerung als auch im eigentlichen Dampferzeuger. Zur Beseitigung dieser Nachteile sind in der Vergangenheit überdimensionale Vorfeuerungen mit erhöhten Investitionskosten eingesetzt worden.
    • Ziel der Erfindung
  • Es besteht das Ziel, ein Verfahren anzugeben, mit dem die optimale Verbrennung minderwertiger Brennstoffe in herkömmlichen Hochdnckdampferzeugern möglich ist, die bisher mit hochwertigen fossilen Brennstoffen betrieben wurden.
    • Darlegung des Wesens der Erfindung
  • Es besteht die Aufgabe, minderwertige Brennstoffe in herkömmlichen Hochdruckdampferzeugern unter Verwendung entsprechender Vorfeuerungen nach dem Prinzip der Schwelgasnachverbrennung zu verbrennen, wobei die Schwelgasnachverbrennung weitestgehend im Dampferzeuger stattfindet.
  • Gemäß der Erfindung erfolgt zunächst die Verschwelung der minderwertigen Brennstoffe in vorrangig mehreren parallel geschalteten Vorfeuerungen mit gleichem Aufbau, unabhängig voneinander, wobei der Betrieb aller vorhandenen Vorfeuerungen möglich aber nicht notwendig ist. In ihnen wird dazu jeweils eine bezüglich der Verbrennung reduzierend wirkende Atmosphäre erzeugt. Dies wird erfindungsgemäß durch die geregelte Primärluftzuführung, durch einen dem Hochdruckkessel nachgeschalteten Saugzug sowie durch eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im Flammenrohr realisiert. Die Zuführung der primären Verbrennungsluft erfolgt geregelt von unten durch das Glutbett der Vorfeuerung. Dazu ist der unterhalb des Rostes befindliche Freiraum gegenüber der Außenatmosphäre abgedichtet. Der Schwelprozeß wird außerdem durch eine veränderbare Rosthöhe beeinflußt. Zur Anpassung an die Lastzustände des Hochdruckkessels ist eine Glutbetterhöhung bzw. Absenkung in Verbindung mit der Primärhft-und Saugzugregelung vorgesehen.
  • Oberhalb des Glutbettes und mit seitlichem Abgang befindet sich das Flammenrohr, in dem die Schwelgase gemäß der Erfindung unter Zuführung von sekundärer Verbrennungsluft beschleunigt werden, ohne daß hier bereits eine Entzündung bzw. Verbrennung der Schwelgase stattfindet. Dabei beträgt die Geschwindigkeit des Schwelgases am Ende des Flammenrohres 12 bis 18 m/s bei einer Temperatur von 1000 °C gegenüber einer Geschwindigkeit von 8 bis 12 m/s und 850 0C am Anfang des Flammenrohres. Die Flammenrohre der einzelnen Vorfeuerungen werden vor dem Eintritt in den Kessel in geeigneter Weise zusammengeführt. Erfindungsgemäß werden die beschleunigten Schwelgasströme getrennt in den Hochdruckkessel geführt und unmittelbar nach dem Eintritt in den Kessel mit sekundärer Verbrennungsluft verwirbelt. Dazu erfolgt unmittelbar vor dem Eintritt der gebündelten Flammenrohre in den Hochdruckdampfkessel eine tangentiale Zuführung von Sekundärluft, die zunächst die gebündelten Flammenrohre umströmt, sich dabei erwärmt und dann mit dem Schwelgas durch Verwirbelung vermischt.
  • Gemäß der Erfindung erfolgt die Entflammung des Schwelgases erst unmittelbar vor dem Kesseleintritt bzw. die Entflammung wird durch die Zweitluftzuführung und die Beschleunigung im Flammenrohr entsprechend verzögerte Die vollständige Verbrennung erfolgt danach im Hochdruckdampfkessel, der ausgangsseitig mit einem Zwangslüfter und einer By-Pass-Regelung versehen sein kann.
  • Die Durchführung des Verfahrens sichert die Trennung von Verschwelung und Verbrennung der Schwelgase und verlagert die Verbrennung hauptsächlich in den Bereich des Hochdruckdampfkessels. Dadurch wird es möglich, bei gleicher Leistungsabgabe des Hochdruckdampfkessels die Verbrennung hochwertiger fossiler Brennstoffe abzulösen und den Einsatz minderwertiger Brennstoffe vorzunehmen.
    • Ausführungsbeispiel
  • Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.
  • Einem herkömmlichen Hochdruckdampfkessel, wie er zur Verbrennung von hochwertigen fossilen Brennstoffen verwendet wird, sind drei Vorfeuerungen vorangestellt und ein Sauglüfter nachgeschaltet.
  • Jede Vorfeuerung ist mit einem absenkbaren Drehrost versehen, über dem seitlich ein Flammenrohr nach außen zum Hochdruckdampfkessel geführt wird. Der auf dem jeweiligen Drehrost befindliche minderwertige Brennstoff wird verschwelt. Dazu wird in den Vorfeuerungen eine reduzierend wirkende Atmosphäre durch Primärluftzuführung, durch einen dem Kessel nachgeschalteten Saugzug und durch eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Schwelgase in den Hammenrohren erzeugt. Das Drehrost in den Vorfeuerungen wird zur Anpassung an die Lastzustände des Kessels abgesenkt bzw. angehoben (variable Glutbetterhöhung). Diese Variierung der Glutbetthöhe erfolgt in Verbindung mit einer Regelung der Primärluftzuführung und des Saugzuges. Die in den Vorfeuerungen erzeugten Schwelgase werden in den nachfolgenden Flammenrohren beschleunigt. Dazu erfolgt die Zuführung sekundärer Verbrennungsluft. Die Geschwindigkeit des Schwelgases beträgt bei Eintritt in das jeweilige Flammenrohr ca. 10 m/s und beim Austritt ca. 15 m/s. Dabei erfolgt eine Temperaturerhöhung von ca. 850 °C auf über 1000 °C. Vor-Eintritt der Flammenrohre werden diese in geeigneter Weise zusammengeführt. Sekundäre Verbrennungsluft wird tangential so zugeführt, daß sie zunächst die Flammenrohre umströmt und sich dabei erwärmt. Beim Eintritt der Flammenrohre in den Hochdruckdampfkessel werden die drei Schwelgasströme mit der erwärmten Sekundärluft verwirbelt. Gleichzeitig erfolgt die Entflammung des Schwelgas-Luft-Gemisches. Die Verbrennung erfolgt im Hochdruckdampfkessel.

Claims (1)

  1. Verfahren zur Verbrennung von minderwertigen Brennstoffen zur Hochdruckdampferzeugung nach der Methode der Schwelgasverbrennung und unter Verwendung ein oder mehrerer parallel geschalteter Vorfeuerungen und eines herkömmlichen Hochdruckdampferzeugers, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte
    - Erzeugen einer reduzierend wirkenden Atmosphäre in der Vorfeuerung
    - Verschwelen der Brennstoffe bei geregelter Zuführung von sekundärer Verbrennungsluft
    - Beschleunigen der Schwelgasströme unter Zuführung von sekundärer Verbrennungsluft
    - Verwirbeln der Schwelgasströme nach dem Eintritt in den Hochdruckdampfkessel untereinander und mit sekundärer Verbrennungsluft durch tangentiale Luftzufuhr unmittelbar vor der Zusammenführung der Schwelgasströme bei gleichzeitiger Entflammung des Schwelgasluftgemisches.
EP85103058A 1984-03-16 1985-03-16 Verfahren zur Verbrennung minderwertiger Brennstoffe Withdrawn EP0157263A3 (de)

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Inventor name: LENZE, WOLFGANG, DIPL.-ING.

Inventor name: MUELLER, MANFRED

Inventor name: KUEHNE, MICHAEL

Inventor name: FUELGRAFF, JAHN-PETER, DIPL.-ING.

Inventor name: ANSCHUETZ, DIETER, DIPL.-ING.

Inventor name: JUNG, GERNOT, DIPL.-ING.