EP0653589B1 - Brennkammer mit Abgasrückführung - Google Patents

Brennkammer mit Abgasrückführung Download PDF

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EP0653589B1
EP0653589B1 EP19940890166 EP94890166A EP0653589B1 EP 0653589 B1 EP0653589 B1 EP 0653589B1 EP 19940890166 EP19940890166 EP 19940890166 EP 94890166 A EP94890166 A EP 94890166A EP 0653589 B1 EP0653589 B1 EP 0653589B1
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EP
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pipe
combustion chamber
opening
wall
combustion
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EP19940890166
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Peter Dipl.-Ing. Antosijevicz
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Austrian Energy and Environment AG and Co KG
Austrian Energy and Environment SGP Waagner Biro GmbH
Original Assignee
Austrian Energy and Environment AG and Co KG
Austrian Energy and Environment SGP Waagner Biro GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K1/00—Preparation of lump or pulverulent fuel in readiness for delivery to combustion apparatus
    • F23K1/04—Heating fuel prior to delivery to combustion apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/10—Water tubes; Accessories therefor
    • F22B37/14—Supply mains, e.g. rising mains, down-comers, in connection with water tubes
    • F22B37/147—Tube arrangements for cooling orifices, doors and burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2900/00—Special features of, or arrangements for fuel supplies
    • F23K2900/01041—Heating by using exhaust gas heat

Definitions

  • the invention relates to a combustion chamber for a preferably with powdered coal dust fired steam generator according to the forced or natural circulation system.
  • a welded one Pipe wall consisting of essentially vertical pipes, and a device for exhaust gas recirculation with at least one combustion chamber opening provided in the pipe wall and a return pipe for the exhaust gas.
  • the return of the hot flue gas from the lower part of the combustion chamber (DE 31 13 776) known for mill drying. Be hit for cooling the exhaust pipe separate heating surface pipes, which are at a distance from the combustion chamber wall are arranged, used.
  • DE-C-969 609 in the upper part Combustion chamber the combustion chamber pipes into the back suction opening on the combustion chamber wall is mostly designed as a gas-tight membrane wall, bent into the return shaft to cool it in the entrance area. Finally, this is bricked up with a Back suction head connected. in which the cold gas / primary air injection arranged and that Return pipe is connected.
  • the invention has set itself the task. to face the known difficulties.
  • the device according to the invention has cooled ones in the region of the combustion chamber opening Pipe wall parts and no bricked-up components on which fly ash components, can easily deposit, especially in the doughy state, and thereby form slags. This is particularly important because the openings are in the area of the combustion chamber radiation, so that the lining has practically combustion chamber temperature.
  • Formation of the back suction head as part of the cooled pipe wall can result in dough fly ash particles not so easy to apply here and therefore less slagging.
  • the construction according to the invention horizontal wall parts and thus fly ash Avoids deposits.
  • the square combustion chamber opening enables the use of flat wall parts for the back suction head. which are welded out in a simple manner Tubes with webs are manufactured.
  • the inclined arrangement of the bent out Combustion chamber-forming tubes always point in the increasing direction, so do not form water bags that are the natural circulation or forced circulation of the flowing in the pipes Make water difficult and enable trouble-free operation.
  • the connected bricked-up components are no longer in the direct radiation area of the combustion chamber and are therefore no longer exposed to the risk of slagging.
  • the pipe part of the suction head can be cleaned with a water blower without risk of damage will.
  • Through recesses in the webs between the tubes of the return head the supply of cold gases and primary air take place via an annular channel without increasing the pressure loss Nozzles become necessary, which creates a cooling veil to prevent Caking along the walls of the return duct or the return pipe forms.
  • This construction allows the inclusion of the primary air supply and / or Cold gas in the combustion chamber wall construction.
  • FIGS. 1 and 2 wherein Fig. 1 is an overview and Fig. 2 is an axiometric representation of the suction head with the Combustion chamber wall shows.
  • FIG. 1 shows a steam generator with hot gas recirculation 11 from the combustion chamber 1, in which the recirculated hot gas in a mill 12 the fuel (coal 13) during its Grinding dries and finally together with the primary air 6 and / or cold gas Burner 15 is supplied.
  • the hot gas return 11 closes a cooled, the pipe wall circulation connected combustion chamber neck 16, in which the tube wall 3 of the Steam generator, for example, has a diamond-shaped opening 2 and the tube wall parts be bent outwards on the sides of the opening 2 and one opposite the pipe wall have spread pipe division.
  • Tube wall parts 4 and 4 form a closed one Combustion chamber neck 16 with flat wall parts that have a downward opening 5, on which a bricked outside of the combustion chamber radiation Transition piece 7 to the round return pipe 9 (return shaft) is connected, which leads to the mill 12 and from there to the burner 15.
  • an axial expansion joint 8 is provided with corrugated expansion joints 14 is designed.
  • Primary air 6 can be used as sealing gas in this dehufuge 8 or cold exhaust gas can be supplied.
  • the webs between the tubes in this area can be omitted, creating an air curtain along the connected Pipe wall forms, which largely prevents the settling of solid particles.
  • the neck 16 of the tube wall 3 has a gusset shape Pipe wall parts 10 and 10 ', which delimit the lower part of the opening 2.
  • the pipe guides in the individual wall parts 4 and 4 'and in the gussets 10 and 10' are through dash-dotted lines indicated.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkammer für einen vorzugsweise mit mahlgetrocknetem Kohlenstaub befeuerten Dampferzeuger nach dem Zwangs- oder Naturumlaufsystem. mit einer geschweißten Rohrwand aus im wesentlichen vertikal verlaufenden Rohren, und einer Vorrichtung zur Abgasrückführung mit mindestens einer in der Rohrwand vorgesehenen Brennkammeröffnung und einem Rückführungsrohr für das Abgas.
Bei Dampferzeugern mit Schlagradmühlen ist die Rückführung vom heißen Rauchgas aus dem unteren Teil der Brennkammer ( DE 31 13 776 ) für die Mahltrocknung bekannt. Hiebei werden zur Kühlung des Abgasrohres separate Heizflächenrohre, die in einem Abstand von der Brennkammerwand angeordnet sind, verwendet. Gemäß der DE-C-969 609 werden im oberen Teil der Brennkammer die Brennkammerrohre in die Rücksaugeöffnung an der Brennkammerwand, die meistens als gasdichte Membranwand ausgebildet ist, in den Rückführungsschacht gebogen um diesen im Eintrittsbereich zu kühlen. Schließlich wird dieser mit einem ausgemauerten Rücksaugekopf verbunden. in welchem die Kaltgas-/ Primärlufteindüsung angeordnet und das Rückführungsrohr angeschlossen ist. Die unterschiedlichen Wärmedehnungen des Kesselkörpers und des mit der Mühle verbundenen Rückführungsrohres bewirken Relativbewegungen, die eine komplizierte Dichtungskonstruktion zwischen Rücksaugekopf und Kesselwand erforderlich machen. Darüberhinaus kann Falschluft die Schwierigkeiten in der Feuerung bereitet entlang dieser Abdichtung eintreten. Im vorwiegend horizontalen Teil des Rücksaugekopfes, der nicht gekühlt ist, kann es zu Verschlackungen kommen, die nur mit Mühe enffernt werden können. Infolge der Beschädigungsgefahr des Mauerwerkes im Rücksaugekopf ist der Einsatz von Wasserbläsern zu seiner Reinigung nicht möglich. Die Kaltgas-/Primärluftzuführung erfolgt über Düsen in der Ausmauerung und verursacht, um eine gute Durchmischung mit den Heißgasen zu erreichen, einen großen Druckverlust in den Düsen.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt. den bekannten Schwierigkeiten zu begegnen.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Brennkammer sind in den Unteransprüchen 2 - 5 angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist im Bereich der Brennkammeröffnung gekühlte Rohrwandteile und keine ausgemauerten Bauteile auf, an welchen sich Flugaschenbestandteile, insbesondere in teigigem Zustand leicht ablagern können und dadurch Schlacken bilden. Dies ist besonders wichtig, da die Öffnungen im Bereich der Brennkammerstrahlung liegen, sodaß die Ausmauerung praktisch Brennkammertemperatur aufweist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Rücksaugekopfes als Teil der gekühlten Rohrwand können sich teigige Flugaschenteilchen hier nicht so leicht ansetzen und dadurch weniger Verschlackungen bilden. Dazu kommt noch, daß die erfindungsgemäße Konstruktion horizontale Wandteile und damit Flugasche Ablagerungsmöglichkeiten vermeidet. Die viereckige Brennkammeröffnung ermöglicht die Verwendung ebener Wandteile für den Rücksaugekopf. die in einfacher Weise aus verschweißten Rohren mit Stegen hergestellt werden. Die geneigte Anordnung der die ausgebogenen Brennkammerteile bildenden Rohre weist immer in ansteigender Richtung, sodaß sich keine Wassersäcke bilden, die den Naturumlauf bzw. Zwangsumlauf des in den Rohren strömenden Wassers erschweren und einen störungsfreien Betrieb ermöglichen. Die angeschlossenen ausgemauerten Bauteile liegen nicht mehr im direkten Strahlungsbereich der Brennkammer und sind dadurch nicht mehr der Verschlackungsgefahr ausgesetzt. Der berohrte Teil des Rücksaugekopfes kann ohne Gefahr einer Beschädigung mit Wasserbläser gereinigt werden. Durch Aussparungen in den Stegen zwischen den Rohren des Rücksaugekopfes kann die Zufuhr von Kaltgasen und Primärluft über einen Ringkanal erfolgen, ohne daß druckverlusterhöhende Düsen notwendig werden, wodurch sich ein Kühlschleier zur Verhinderung von Anbackungen entlang den Wänden des Rücksaugeschachtes bzw. des Rückführungsrohres bildet. Diese Konstruktion ermöglicht die Einbeziehung der Zuführung der Primärluft und/oder Kaltgases in die Brennkammerwandkonstruktion.
Die Erfindung ist in den Figuren 1 und 2 beispielsweise und schematisch dargestellt, wobei Fig. 1 eine Übersicht und Fig. 2 eine axiometrische Darstellung des Rücksaugekopfes mit der Brennkammerwand zeigt.
In Fig. 1 ist ein Dampferzeuger mit Heißgasrücksaugung 11 aus der Brennkammer 1 dargestellt, bei dem das rückgeführte Heißgas in einer Mühle 12 den Brennstoff (Kohle 13) während seiner Mahlung trocknet und schließlich zusammen mit der Primärluft 6 und/oder Kaltgas dem Brenner 15 zugeführt wird. Die Heißgasrückführung 11 schließt an einer gekühlten, der Rohrwandzirkulation angeschlossenen Brennkammeraushalsung 16 an, bei der die Rohrwand 3 des Dampferzeugers beispielsweise eine rautenförmige Öffnung 2 aufweist und die Rohrwandteile an den Seiten der Öffnung 2 nach außen gebogen werden und eine gegenüber der Rohrwand gespreizte Rohrteilung aufweisen. Diese Rohrwandteile 4 bzw. 4' bilden eine geschlossene Brennkammeraushalsung 16 mit ebenen Wandteilen, die eine nach abwärts gerichtete Öffnung 5 aufweist, an der ein ausgemauertes außerhalb der Brennkammerstrahlung liegendes Übergangsstück 7 zum runden Rückführungsrohr 9 (Rückführungsschacht) angeschlossen ist, welches zur Mühle 12 und von dort zum Brenner 15 führt.
Infolge des unterschiedlichen Dehnungsverhaltens der Mühle 12 mit den angeschlossenen Rohrleitungen und des Dampferzeugers ist eine axiale Dehnfuge 8 vorgesehen, die mit Wellkompensatoren 14 ausgestaltet ist. In diese Dehufuge 8 kann als Dichtgas Primärluft 6 oder auch kaltes Abgas zugeführt werden. Im Bereich der Öffnung 5 wird die Primärluft und/oder Kaltgas über einen Ringkanal 17 aufgegeben, wobei die Stege zwischen den Rohren in diesem Bereich weggelassen werden, wodurch sich ein Luftschleier längs der angeschlossenen Rohrwand ausbildet, der das Absetzen von Feststoffteilchen zum größten Teil verhindert. Durch diese Maßnahmen sind die ungekühlten Wandteile nicht mehr der direkten Brennkammerstrahlung ausgesetzt, sodaß Anbackungen (Verschlackungen) vermeidbar sind. Anbackungen an den gekühlten Wandteilen treten relativ selten auf und können durch Wassereinblasungen in an sich bekannter Weise beseitigt werden.
In Fig. 2 ist in einer Schrägansicht durch die Öffnung 5 ein Teil der Öffnung 2 der Rohrwand 3 der Brennkammer 1 sichtbar. Die ebenen Wandteile 4 bzw. 4' bewirken eine stete Aufwärtsströmung des Kühlmittels und verhindert dadurch die Zirkulation erschwerenden Wassersäcke. Zur besseren Führung der Rohre, weist die Aushalsung 16 der Rohrwand 3 zwickelförmige Rohrwandteile 10 und 10' auf, die den unteren Teil der Öffnung 2 begrenzen. Die Rohrführungen in den einzelnen Wandteilen 4 bzw. 4' und in den Zwickeln 10 bzw. 10' sind durch strichpunktierte Linien angedeutet.

Claims (5)

  1. Brennkammer (1) für einen vorzugsweise mit mahlgetrocknetem Kohlenstaub befeuerten Dampferzeuger nach dem Zwangs- oder Naturumlaufsystem mit einer geschweißten Rohrwand (3) aus im wesentlichen vertikal verlaufenden Rohren, und einer Vorrichtung (11) zur Abgasrückführung mit mindestens einer in der Rohrwand vorgesehenen Brennkammeröffnung (2) und einem Rückführungsrohr (9) für das Abgas, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammeröffnung (2) in Form eines auf einer Ecke stehenden Viereckes ausgebildet ist und eine Brennkammeraushalsung (16) aufweist, die von ebenen Rohrwandteilen (4. 4') begrenzt ist, welche aus unter Spreizung der Teilung nach außen gebogenen und unter Bildung einer nach abwärts gerichteten Öffnung (5) wieder in die Rohrwand (3) zurückgeführten Rohren gebildet sind, daß im Bereich der Rohrwandteile (4, 4'), in Strömungsrichtung des Abgases vor der Öffnung (5), eine Zuführung (6) für Primärluft und/oder Kaltgas vorgesehen ist und daß anschließend an die Öffnung (5) und außerhalb des direkten Strahlungsbereiches der Brennkammer (1) ein ausgemauertes Übergangsstück (7) vorgesehen ist, an dem über eine Dehnfuge (8) das Rückführungsrohr (9) für das Abgas angeschlossen ist.
  2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Zuführung (6) der Primärluft und/oder des Kaltgases zur Bildung von Öffnungen in der Rohrwand die die Rohre verbindenden Stege zumindest zum Teil enffernt sind.
  3. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Rohrwandteile (4.4') zwischen den Rohren zwickelförmige Stege angeordnet sind.
  4. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergangssstück (7) als Übergang von einem viereckigen zu einem runden Querschnitt ausgebildet ist und eine in Achsenrichtung wirkende Dehnfuge (8) zum Anschluß des Rückführungsrohres (9) aufweist.
  5. Brennkammmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den die Öffnung (5) begrenzenden unteren Wandteilen (4') und der Rohrwand (3) zwickelförmige Rohrwandteile (10. 10') angeordnet sind. die den unteren Teil der Öffnung (2) der Rohrwand bestimmen.
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ATA205493A (de) 1996-09-15
AT402439B (de) 1997-05-26
DE59404941D1 (de) 1998-02-12

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