EP3058279A1 - Method for the ignition of a power plant burner, and coal dust burner suitable for the method - Google Patents

Method for the ignition of a power plant burner, and coal dust burner suitable for the method

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EP3058279A1
EP3058279A1 EP14777675.1A EP14777675A EP3058279A1 EP 3058279 A1 EP3058279 A1 EP 3058279A1 EP 14777675 A EP14777675 A EP 14777675A EP 3058279 A1 EP3058279 A1 EP 3058279A1
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EP
European Patent Office
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burner
fuel
ignition
heating
heat
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EP14777675.1A
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EP3058279B1 (en
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Alfons Leisse
Sebastian Rehfeldt
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Mitsubishi Power Europe GmbH
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Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D1/00Burners for combustion of pulverulent fuel
    • F23D1/005Burners for combustion of pulverulent fuel burning a mixture of pulverulent fuel delivered as a slurry, i.e. comprising a carrying liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D1/00Burners for combustion of pulverulent fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23DBURNERS
    • F23D91/00Burners specially adapted for specific applications, not otherwise provided for
    • F23D91/02Burners specially adapted for specific applications, not otherwise provided for for use in particular heating operations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23QIGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/06Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs structurally associated with fluid-fuel burners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2207/00Ignition devices associated with burner

Definitions

  • the invention is directed to a burner, in particular pulverized coal burner, comprising a fuel tube, a fuel nozzle, at least one ignition and / or heat source and a tube containing oxygen containing gas and / or recirculated flue gas, wherein the at least one ignition and / or heat source burner inside arranged and designed as an electrical heating and / or ignition device or includes such, which required inside the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition amount of heat energy burner inside, especially in the area of forming fuel ignition location, exclusively by Conversion of electrical power into heat energy generated and / or provides.
  • the invention is directed to a method for igniting a particulate, in particular dusty, fuel by means of a burner, in particular pulverized coal burner, wherein the fuel in the burner promoted to within the burner in the region of the fuel nozzle forming ignition and the start of the burner for the formation and the course of an initial pyrolysis and ignition of the fuel delivered to the burner mouth is entered into the burner and / or the fuel conveyed therein exclusively by means of at least one ignition and / or heat source arranged in the burner, which heat source is in the form of a heating - And / or ignition device is formed in the burner or is arranged with such arranged in the burner heating and / or ignition device in heat-conducting and / or heat-transmitting active compound, the required amount of heat energy exclusively by Wandlerl ung electrical power generated in heat energy burner inside and / or provided
  • pulverized coal-fired power plants In connection with the feed-in of electrical energy from discontinuous, regenerative energy sources (eg photovoltaic or wind power plants) into the general power grid, pulverized coal-fired power plants must more frequently start at arbitrarily low partial loads or shut down be taken, which usually leads to the shutdown of individual or all burner levels of the combustion chamber of the steam generator of the power plant.
  • the ignition of coal dust when starting the burner is usually carried out with the aid of gaseous or liquid additional fuels, such as natural gas or light fuel oil, which are ignited in a arranged on or in the respective pulverized coal burner ignition lance.
  • burners are used, by means of which solid, often dust-like, fuels such as lignite, hard coal, biomass are burned.
  • solid, often dust-like, fuels such as lignite, hard coal, biomass are burned.
  • the ignition of fuels is basically determined by the processes of pyrolysis of the particulate, dusty fuel and the oxidation of the combustion of the resulting pyrolysis products. To initiate the required processes, the necessary, known boundary conditions must be met. For the
  • Firing of pulverized coal for example, is a suitable fuel concentration, a sufficiently high heat transfer, a sufficient residence time of the dust particles in the region of the pyrolysis and ignition zone and the presence of primary oxygen or a Oxidizing agent indispensable prerequisites. Taking these conditions into account, the pyrolysis and oxidation of the pyrolysis products required for the ignition can generally be ensured. In practice, it is common for an ignition lance, which is operated within the burner, to be operated with gaseous fuel and forms a pilot flame, at which fuel conveyed in the burner is ignited.
  • DD 240 245 A1 discloses a generic burner having an electric ignition device in the mouth region, by means of which a coal dust-air mixture is ignited. At the glowing electric ignition ignited coal dust passes and forms a Zündwirbel, which ensures that a arranged in this area the rear wall is also made to glow.
  • a burner in which pulverized coal is ignited by means of an immersion in the fuel tube cross-section heating rod is also disclosed in DD 270 576 A1.
  • the invention has for its object to provide a solution that allows waiving the use of gaseous, liquid or solid additional fuel in terms of fuel consumption cost, frequent startup and shutdown of the burner of a steam generator of a large thermal power plant and a suitable burner
  • This object is achieved by a burner with the features of claim 1 and a method having the features of claim 18.
  • Inventive developments and expedient embodiments of the invention are the subject of the respective subclaims.
  • the solution is therefore first of all a burner, in particular a pulverized coal burner, which comprises a fuel tube, a fuel nozzle, at least one ignition and / or heat source and a tube carrying an oxygen-containing gas and / or recirculated flue gas, wherein the at least one ignition and / or or heat source arranged inside the burner and is designed as an electric heating and / or ignition, or such includes the heat energy required inside the burner for the emergence and the course of the initial pyrolysis and ignition burner inside, especially in the area of forming fuel Zündortes , Generated and / or provides exclusively by converting electrical power into heat energy, wherein a stabilizing ring with ring gear is part of the arranged in the mouth region of the fuel nozzle electric heating and / or ignition device.
  • a stabilizing ring with ring gear is part of the arranged in the mouth region of the fuel nozzle electric heating and / or ignition device.
  • a method for igniting a particulate, in particular dust-like, fuel by means of such a burner, in particular pulverized coal burner is provided, wherein the fuel in the burner promoted to within the burner in the region of the fuel nozzle forming ignition and the start of the burner for the formation and the course of an initial pyrolysis and ignition of the fuel delivered to the burner mouth is entered into the burner and / or the fuel conveyed therein exclusively by means of at least one ignition and / or heat source arranged in the burner, which heat source is in the form of a heating - And / or ignition device is formed in the burner or is arranged with such arranged in the burner heating and / or ignition device in heat-conducting and / or heat-transmitting active compound, the required amount of heat energy exclusively by converting electric current in
  • Heat energy is generated inside the burner and / or provided, wherein the required amount of heat energy by means of a arranged in the mouth region of the fuel nozzle heating and / or ignition device in the burner and / or is introduced into the subsidized fuel, the component of which is a stabilizing ring with sprocket.
  • the invention is thus based in its first aspect on the fact that in a power plant burners, especially pulverized coal burners, which are subjected to a frequent startup process, can be operated more cost-effectively, that at the respective start for performing the pyrolysis and ignition of the particulate, in particular dusty , Total fuel required thermal energy and exclusively by means of an electric, ie by conversion of electric current, which generates for the initial pyrolysis and ignition of the particular dust-like fuel necessary amount of heat energy generating heating and / or ignition and is registered within the burner in the fuel delivered in the burner.
  • the respective initial initial ignition of the in the burner, especially pulverized coal burner, promoted particular dusty carbon and the necessary initiation and maintenance of an initial pyrolysis of the promoted in the burner fuel is thus exclusively by means of one or more electrically powered
  • a purely electrically operated ignition and / or heat source or heating and / or ignition device is arranged and formed inside the burner inside the burner.
  • the registered heat energy (amount) can then be delivered to the fuel flowing past it and entered into this, so that this is about the required for the initial pyrolysis and ignition heat energy (quantity) is supplied.
  • the purely electrically operated ignition and / or heat source or heating and / or ignition device can emit the heat energy (quantity) generated directly to the fuel flowing past it and to enter it.
  • a plurality of electrically operated ignition and / or heat sources or heating and / or igniting devices to be arranged and configured inside the burner, in which case in particular at least one of the ignition and / or heat sources or heating and / or ignition means electrically generated heat energy into the burner, ie components or design elements of the burner, initiates or enters and another of the ignition and / or heat sources or the heating and / or ignition devices within the burner heat energy in the flowing therein Fuel initiates and enters.
  • the ignition and / or heat sources or heating and / or ignition means electrically generated heat energy into the burner, ie components or design elements of the burner, initiates or enters and another of the ignition and / or heat sources or the heating and / or ignition devices within the burner heat energy in the flowing therein Fuel initiates and enters.
  • the ignition and / or heat sources or heating and / or ignition means electrically generated heat energy into the burner, ie components or design elements of the burner, initiates or enters and another of the ignition and
  • Heat sources or ignition devices heat energy exclusively in components and design elements of the burner initiate.
  • another aspect is that, especially during start-up of the burner, within the burner for the
  • Fuel is the dust-like or particulate fuel, in particular pulverized coal, which is also provided in the further operation of the burner as a feedstock fuel for combustion to produce the burner flame.
  • the amount of heat energy required in the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition is generated by means of the heating and / or ignition exclusively by converting electrical current into heat energy and / or an arc and / or plasma and introduced into the fuel.
  • a further aspect of the invention therefore also consists in the fact that the amount of heat energy required within the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition is in contact or in contact with the flowing fuel at a residence time sufficient for the course of the initial pyrolysis and ignition Actively connected burner inside
  • the thermal energy is generated by means of an electric heating and / or ignition device, which is designed as part of the fuel nozzle and at least partially as a stabilizing ring with toothed ring and arranged in the opening region of the fuel nozzle.
  • the burner or fuel nozzle which is usually present in burners and, in particular, the stabilizing ring with toothed ring optionally provided and arranged there, is designed as a heating and / or ignition device which generates electrical heat energy and delivers it to or into the burner and / or to the fuel.
  • the burner according to the invention is therefore characterized in that a stabilizing ring with ring gear is part of the arranged in the mouth region of the fuel nozzle electric heating and / or ignition device.
  • the inventive method provides that the required amount of thermal energy is entered by means of a arranged in the mouth region of the fuel nozzle heating and / or ignition in the burner and / or in the subsidized fuel, the component is a stabilizing ring with sprocket.
  • the toothed stabilizing ring is arranged at a distance in front of the mouth opening of the tube arranged concentrically within the fuel tube and in the center of the burner.
  • the fuel nozzle and / or the stabilizing ring with ring gear at least one of electric current flowable heating wire and / or at least one inductively heated area / have, which (r) respectively within the burner for the emergence and the Run the initial pyrolysis and ignition generated / generate and provide / provide heat energy required.
  • This also provides the invention in an embodiment.
  • the burner in particular pulverized coal burner, is characterized in that the electrical heating and / or ignition device, especially when starting the burner, in particular pulverized coal burner, within the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition required amount of heat energy in the Forming fuel-ignition location without the use of another additional liquid, gaseous or solid fuel, except the initially pyrolyzed and ignited fuel produced and / or provides.
  • the burner it is therefore further expedient for the burner to have / have a contact surface on the burner interior side and / or the electrical heating and / or ignition device or to be in heat-conducting and / or heat-transmitting active connection with the starting operation of the burner a sufficient for the expiration of the initial pyrolysis and ignition residence time with the fuel in the fuel pipe funded in contact or in operative connection is / are, what the invention also provides.
  • a fuel nozzle having the stabilizing ring with toothed ring in the heat-conducting and / or heat-transmitting operative connection forms the burner inner surface area of the fuel tube and / or the contact surface.
  • the surface on the burning surface is wholly or partially part of the contact surface of the heating and / or ignition device, which the invention also provides.
  • the fuel nozzle in the mouth region comprises a plurality of windings formed from a heating wire or resistance wire, which form the heating and / or ignition, which the invention also provides.
  • the windings of the heating wire can extend through the stabilizing ring and the ring gear, which the invention also provides in an embodiment.
  • the invention is further characterized in that the windings of the heating wire extend through combustion chamber-side stabilizing ring-side surface areas of the fuel nozzle and the fuel tube. But it is not only possible that the electric heating and / or ignition
  • the fuel nozzle and / or the stabilizing ring with sprocket form the electrical heating and / or ignition device, which the invention also provides.
  • the invention is characterized in that the fuel nozzle and / or the stabilizing ring with ring gear and / or the burner interior surface areas to a temperature of at least 200 ° C, in particular of> 450 ° C, is preferably formed of between 600 ° C - 700 ° C, heatable / are.
  • the heating ring formed in the stabilizing ring with toothed ring or designed as a stabilizing ring with toothed ring, and / or ignition device further electrical ignition and / or heat sources may be provided in the burner.
  • the invention is therefore also characterized in development by ignition and / or heat sources, which form a combination of the electric current into heat energy converting heating and / or ignition device with an arc generating or a hot air generating, further heating and / or ignition device.
  • the further electrical heating and / or ignition device comprises or forms a plasma torch which is directed in particular to the burner inner side surface and / or the contact surface and / or the stabilizing ring with ring gear and / or or the subsidized fuel transfers heat energy.
  • a hot-air delivery pipe as an electrical heating and / or ignition device
  • the further electrical heating and / or ignition device comprises or form a equipped with an electric heater hot air conveyor pipe, with its burner inside mouth region is directed to the burner inner side surface and / or the contact surface and / or the stabilizing ring with ring gear and transfers heat energy to these and / or the subsidized fuel.
  • a plurality of heating and / or ignition devices in particular of different types, can be realized and arranged on a burner. It is a combination of two heating and / or ignition devices, in particular the
  • the combination can thus consist in the burner inside a burner several ignition and / or heat sources or heating and / or ignition devices are formed and arranged, each enter or initiate either thermal energy in components or structural elements or burner devices or transferred to this or the Apply heat energy directly to the extracted fuel. Besides, it is possible for either one of these two Types of ignition and / or heat source or heating and / or ignition device burner inside the burner is arranged and designed.
  • the burner is also characterized in another embodiment of the invention by the fact that the electrical heating and / or ignition and / or the further electrical heating and / or ignition device, especially when starting the burner, within the burner for the emergence and the amount of heat energy required in the initial pyrolysis and ignition process in the region of the fuel-ignition location that is being formed without the use of another additional liquid, gaseous or solid fuel, except for the fuel which is initially to be pyrolyzed and ignited, producing / producing and / or providing / providing.
  • the stabilizing ring with ring gear is at least part of an ignition and / or heat source, which the invention finally also envisages in the design of the burner.
  • the amount of heat energy required during startup of the burner within the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition without the use of another additional liquid, gaseous or solid fuel, except for the initial to pyrolyzing and igniting fuel is generated. It is advantageous in a further embodiment of the invention that the heat energy required within the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition at one with a sufficient for the expiration of the initial pyrolysis and ignition residence time with the flowing fuel in contact or in Actively connected burner inside surface of the burner is registered in the fuel and / or at a
  • the fuel nozzle and / or the stabilizing ring can be formed in particular advantageously as an electrically operated heating and / or ignition device, that the fuel nozzle and / or the stabilizing ring has / has a heated by heating electric wire or an inductively heated area, by means of which in each case the amount of heat energy required within the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition is generated and provided, which the invention also provides.
  • an electrically operated heating and / or ignition but can also be a plasma torch or an arc-generating device use, so that it is also possible that the heat energy required within the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition by means of a electric arc, in particular by means of a plasma torch, is generated and provided, which is directed in particular to the burner inner side surface and / or the contact surface and transmits the required amount of thermal energy to these and / or the subsidized fuel.
  • Another possibility of generating the heat energy necessary to trigger the initial pyrolysis or the initial pyrolysis process is to bring hot air into the region of the ignition or the location of the pyrolysis process, in which case within the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition required amount of heat energy is generated and provided by means of a equipped with an electric heater hot air conveying pipe, which with its burner inside
  • Mouth area is directed in particular to the burner inner side surface and / or the contact surface and transmits the required amount of heat energy to these and / or the subsidized fuel.
  • the surface to be provided for the heat input into the fuel is not an immediate component of the heating and / or ignition device, but is provided by a burner device which is thus in heat-conducting or heat-transmitting operative connection, so that the surface inside the burner inner surface and / or or contact surface of a standing with the heating and / or ignition, in particular the fuel nozzle and / or the stabilizing ring with sprocket, in heat-conducting and / or heat-transmitting operative connection burner mouth side inner surface area of the fuel tube is formed.
  • Thermal energy is generated and / or provided by means of the heating and / or ignition device in the region of the forming Zündortes.
  • the heating and / or ignition device for carrying out the pyrolysis process and the ignition of the fuel sufficiently high temperatures are fuel-dependent in the range of> 200 ° C, in particular> 450 ° C and preferably in the range between 600 ° C and 700 ° C.
  • the invention therefore provides, in a further embodiment of the method, that the surface on the burner surface and / or the contact surface and / or the stabilizing ring with ring gear and / or a burner mouth side inner surface area of the fuel tube by means of the heating and / or ignition device to a temperature of> 200 ° C, in particular of> 450 ° C, preferably of between 600 ° C - 700 ° C, is heated.
  • a temperature of> 200 ° C in particular of> 450 ° C, preferably of between 600 ° C - 700 ° C
  • the ignition temperature of solid fuels increases with increasing degree of coalification, ie with a lower percentage of volatile constituents.
  • the particulate, in particular pulverulent, fuel can be conveyed in the burner, in particular in the fuel pipe or fuel delivery pipe, with a concentration between 0.1 and 10 kg (fuel) / (carrier gas) and / or a conveying speed between 5 and 30 m / s in the burner ,
  • the invention finally also provides that the particulate, in particular dust-like, fuel in the burner with a concentration between 0.1 and 10 kg (fuel) / kg (carrier gas) and / or a conveying speed between 5 and 30 m / s is guided along the burner inner side surface and / or the contact surface and / or the stabilizing ring with sprocket and / or the burner mouth side inner surface region of the fuel tube.
  • the burner in particular pulverized coal burner, is preferably designed as a component suitable for an indirect firing system, wherein the fuel-conveying gas has a higher dust load of> 0.4 kg (fuel) / kg (gas).
  • the invention therefore aims at the ignition of solid, particulate, in particular pulverulent fuels based on lignite, Hard coal, biomass or other materials in suitable burner devices, ie in particular burners or pulverized coal burners, without the use of an additional, gaseous or liquid fuel to perform.
  • suitable burner devices ie in particular burners or pulverized coal burners
  • the invention is suitable for use in indirect combustion systems. Also, existing power plants can be retrofitted with it.
  • the invention relates to a burner device or a burner, in particular pulverized coal burner, and a method for solid, particulate, especially dusty, fuel with the coal dust or biomass or mixtures thereof without the aid of other gaseous or liquid fuels can be ignited exclusively with electrical energy ,
  • the burner device or the burner or pulverized coal burner has in particular the special features or combinations listed below, which are explained below on the basis of the drawing showing an exemplary embodiment. The invention is explained in more detail below by way of example with reference to a drawing.
  • the drawing which is a single figure, shows in a schematic sectional view a cross-section of a pulverized coal burner 12 installed in the lining or pipe wall bend of a steam generator of a large thermal power station.
  • This pulverized coal burner 12 comprises a fuel pipe 1 which controls the delivery and concentration of a dusty, carbonaceous fuel conveyed therein in the mouth region 13 of the pulverized coal burner 12 allows where a fuel nozzle 2 is formed, which due to their geometric configuration in the
  • Fuel delivery cross section 8 funded fuel flow or fuel dust flow completely detected by means of a conventional tooth-shaped stabilizing ring 9, decelerates and deflects.
  • the fuel nozzle 2 has a plurality of windings formed from a heating wire 20 or resistance wire, which form a (first) heating and / or ignition device 14 '.
  • the windings of the heating wire 20 extend through the stabilizing ring 9 and its sprocket 15 and adjacent thereto burner inner side surface portions 16, 17, 18 and 19 of the fuel nozzle 2 and the fuel tube.
  • an ignition lance further heating and / or ignition device 14 which forms a further ignition and / or heat source 3 and allows for triggering the initial pyrolysis sufficiently high heat transfer and heat input into the funded fuel flow, with their peak in Area of the forming Zündortes the subsidized fuel arranged.
  • the necessary for the ignition and combustion or oxidation of the fuel oxygen is supplied in particular through the central tube 10 or core air tube 7 in the region of the ignition. Additionally and alternatively, by the fuel in the fuel tube 1 promotional
  • Carrying gas for example, an oxygen-containing gas (usually atmospheric air) or a CO2-containing recirculation gas, the oxygen necessary for combustion are supplied to the region of the ignition.
  • the region of the ignition location is in the region of the toothed rim 15 of the stabilizing ring 9.
  • This region of the ignition location is made available via the carrier gas or the oxygen-containing gas or the recirculation gas, the oxygen required for ignition or for immediate oxidation of the pyrolysis products released from the dust particles of the fuel ,
  • the here in the field of ignition by means of the (first) heating and / or ignition devices amount of heat generated is introduced directly or at least partially by means of heat conduction and / or heat transfer, for example by means of radiant heat in the fuel nozzle 2 and the stabilizing ring 9 with ring gear 15 and from this via heat conduction into adjacent inner surface areas 16, 17, 18, 19 of the fuel delivery pipe 1 and / or the fuel nozzle 2, so that over a corresponding distance, along which the fuel partially in contact with the inner surface regions 16, 17, 18 19 occurs 19 and flows to the burner orifice 3, for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition in the area the ignition location required heat input is provided in the fuel.
  • the first ignition and / or heat sources 3 'and the further ignition and / or heat source 3 provide - at least in total, but possibly also individually - for the pyrolysis, i. the expiring initial pyrolysis, and the ignition of the particulate, especially dusty fuel necessary heat and ignition energy exclusively by the use of electrical energy as electrically heated ignition and / or heat source 3, 3 'or heating and / or igniter 14, 14' without Use of additional additional liquid or gaseous fuels ready.
  • the initial pyrolysis process ie the formation and execution of the initial pyrolysis, and the initial ignition is completed and / will electrically operated heating and / or ignition device (s) 14, 14 ' switched off.
  • the further combustion of the delivered fuel under continuous flow and continuous formation of the pyrolysis process with the final ignition of the pyrolysis products is then carried out in the usual way by the heat energy input generated by the burner flame in the fuel conveyed in the pulverized coal burner.
  • the heat energy required for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition is introduced in the region of the fuel nozzle 2 and / or the stabilizing ring 9 and the burner mouth side inner surface region 16 of the fuel tube 1 into the fuel flowing along it with sufficient residence time.
  • These surfaces or surface areas form the burner inner side surface 16, 17, 18, 19, along which the amount of heat energy required in the pulverized coal burner 12 for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition at one with a sufficient for the expiration of the initial pyrolysis and ignition Residence time with the flowing fuel in contact or operatively connected brennnnen matteren surface 16, 17, 18, 19 is introduced into the fuel.
  • This burner inner side surface 16, 17, 18, 19 is wholly or partially part of a contact surface of the (first) heating and / or ignition device 14 ', since the fuel nozzle 2 with the stabilizing ring 9 arranged thereon with ring gear 15 and / or the burner inner surface 16 , 17, 18, 19 by means of the electric heating wire 20 or by means of inductive heating as (first) heating and / or ignition device 14 'is / are formed and the first heated electrical ignition and / or heat source 3' form.
  • the further heating and / or ignition device 14 may also be formed by a hot air conveyor tube, which is equipped to generate the required amount of heat energy with an electric heater and with its burning-side mouth area on the burner inner side surface and / or the contact surface and / or the fuel flowing past it directed and transmits to this or this the amount of heat energy required.
  • the fuel nozzle 2 comprises a toothed stabilizing ring 9, which is formed and arranged at the mouth-side end of the fuel pipe 1 and forms its mouth end 13.
  • the fuel nozzle 2 and in particular the toothed stabilizing ring 9 is further arranged with or in a - desired, certain and possibly determinable - distance before the mouth of the concentric fuel tube 1 within the same and arranged in the center of the burner core air tube 7 and formed.
  • 17, 18, 19 are wholly or partially at least substantially, preferably exclusively, electrically heated to a temperature of at least 200 ° C, depending on the nature of the fuel to a temperature of preferably> 400 ° C. Due to the, preferably complete detection, deceleration and deflection of the fuel dust stream in the axial and radial flow direction, sufficient dwell time for the pyrolysis of the dust particles of the fuel stream is produced at the fuel nozzle 2, and the preferably completely detected and delayed dust particles are heated in such a way that they degas and releasing flammable pyrolysis products, wherein this pyrolysis process is initiated and maintained prior to the initial ignition of the fuel and thus of the burner 12 exclusively by means of heat energy from the electrically heated fuel nozzle 2 and / or the electrically heated burner inner surface 16, 17, 18th , 19 and / or the electrically heated ignition and / or heat sources 3, 3 ', in particular the stabilizing ring 9 with ring gear 15, is provided.
  • the further ignition and / or heat source 3 preferably supports the pyrolysis and (de) ignites pyrolysis products which have become free, and if appropriate in addition, if, for example, the electrically heated burner interior surfaces 16, 17,
  • a plasma flame which can be generated by means of electrical energy without an additional fuel.
  • the plasma flame is thereby formed with the aid of a suitable lance in the immediate vicinity of the fuel nozzle 2 and / or the stabilizing ring 9, whereby the fuel dust / fuel dust is heated so much that the pyrolysis process is instantaneous and the oxidation can take place in a timely manner.
  • This ignition and / or heat source 3 in the form of a plasma flame can additionally be provided if the fuel nozzle 2 and / or the burner inner side surface 16, 17, 18, 19 in other ways completely or partially electrically heated, for example, inductively or by means of a
  • the fuel dust / fuel dust is additionally strongly heated by the formation of the plasma flame with the aid of the suitable lance in the immediate vicinity of the fuel nozzle 2, in the fuel nozzle 2 and / or in the burner inner side surface 16, 17, 18, 19 the pyrolysis process is supported and the oxidation of the pyrolysis products released from the fuel dust particles at the electrically heated fuel nozzle 2 or the burner inner side surface 16, 17, 18, 19 or the ignition and / or heat sources 3, 3 'can take place in a timely manner.
  • the fuel tube 1, a device 4, with the temporary startup dust lock can be formed, which is specifically directed to increase the heat release in the ignition and / or heat sources 3 and / or 3 ', and then after ignition to be dissolved again without worsening the above-mentioned ignition conditions.
  • the device 4 may be designed as a rail, which stacks the fuel dust with the help of a swirl generator 5 at a certain circumferential position and deflects in the axial direction.
  • an electrically heated heating wire 20 or another form of electrical heating for example, inductive heating, as ignition and / or heat source 3, 3 'in the fuel nozzle 2 and / or in the burner inner surface 16, 17, 18, 19 is integrated.
  • inductive heating as ignition and / or heat source 3, 3 'in the fuel nozzle 2 and / or in the burner inner surface 16, 17, 18, 19 is integrated.
  • the exclusiveness results when only at this point an ignition and / or heat source 3, 3 'is formed.
  • the additionality arises when such or one of the heat source 3 is also formed elsewhere in the burner.
  • a fuel lance 6 is arranged in the burner 12, which selectively introduces a part of the fuel / fuel dust / fuel dust into the further ignition and / or heat source 3, which is then preferably designed as a plasma flame, as a result of which the carbonaceous dust particles are heated very strongly and the release and ignition of pyrolysis products from the fuel leads to the formation of a flame which, in turn, causes the pyrolysis of the dust-like fuel particles detected and delayed at the fuel nozzle 2 by heat release and in particular by the heat radiation of the heated fuel particles continuously emitted via the electromagnetic spectrum.
  • the fuel lance 6 can be formed as an independent component or as a further ignition and / or heat source 3 surrounding annular cross-section.
  • the fuel nozzle 2 can be isolated on its side facing away from the fuel flow with the aid of refractory materials, such as textiles or dimensionally stable components made of ceramic fibers, in order to reduce the heat losses to the surrounding the fuel pipe 1 shell air 1 1 and the electrical energy requirement of the heating.
  • the fuel nozzle 2 is heated in particular inductively to a suitable and the respective intended temperature.
  • an ignition lance 6 operated with a dusty, solid fuel and designed as a heating and / or heat source, which generates a flame in the vicinity of the fuel nozzle 2, preferably with the aid of an electric igniter with the addition of pure oxygen or a gas mixture is ignited with very high oxygen partial pressure. Since the formation of a plasma flame as a further ignition and / or heat source 3 technically possibly requires a relatively high constructive and / or equipment expense, it can be provided that the ignition is performed by means of sufficiently hot air or at least supported. This is possible because the ignition of the coal dust is ultimately due to the pyrolysis of the volatiles and the subsequent onset of the reaction of the volatiles with the supplied oxygen.
  • Hot air temperatures of> 450 ° C, for example, a hot air generated by means of an electric heating and / or ignition device 14 with a temperature in the range of 650 ° C, are sufficient to set the pyrolysis and ignition process, for example in dry lignite in motion.
  • Such a heating and / or ignition device 14 may for example be installed in the burner shown in the figure.
  • the hot air is then introduced in the region of the mouth 13 of the dust nozzle or burner nozzle 2 and mixed there with the particular dust-like fuel, preferably lignite dust.
  • This ignitable mixture is then located directly in the region of the return flow zone of the burner, so that the resulting after the ignition of the fuel flame at a correspondingly high swirl over the circumference of the
  • Brenners is distributed and forms a stable flame.
  • this method can be used in any burner form in which the mixing zone between fuel and air or combustion oxygen or oxidizing agent in the region of a flame holder, here the stabilizing ring 9, located.
  • the hot air is mixed into the fuel in the burner inside initial region of the mixing zone between fuel and air.
  • the speed of the fuel should be so low that on the remaining way to the burner mouth good mixing of the hot air is ensured with the fuel with sufficient residence time.
  • a hot air tube through which the heated ignition air is promoted and thereby heated by means provided in or on the hot air tube electrical heating within the hot air tube.
  • the outlet of the hot air tube is located near the dust nozzle or fuel nozzle 2 within the burner in the flow direction in front of the stabilizing ring 9, so that an immediate mixing of the hot air can be done with the supplied through the fuel tube 1 fuel.
  • the hot air tube can be guided by the primary air tube provided at the burner, the core air tube 7, by the secondary air tube, the jacket air pipe or from all sides to this point.
  • the intended for heating electrical device is to allow heating of the air to sufficiently high temperatures for the heating and pyrolysis of the fuel. The positioning thereof within the burner is preferably chosen so that this is possible with little design effort.
  • the heated ignition air can also be mixed directly with a dusty medium, preferably fuel dust, with the help of a lance 6 or a surrounding the Zündluftlanze ring cross section, so that a high
  • the invention enables the conversion of boilers or steam generators
  • Ignition and support fire with existing combustion of coal dust, in particular dry lignite dust and is particularly advantageous in indirect firing and a concomitant dismantling of the supply infrastructure for oil or gaseous fuels.
  • a such, in particular indirect firing may also include mixtures of the different fuels. It is expedient to use a mixture of dry brown coal and sawdust or other biomass.
  • the firing and support firing based on the indirect firing can also be used in steam generators with direct main firing of hard coal or lignite coal and allows here in particular the operation of the steam generator at arbitrarily low loads with nevertheless stable firing. Indirect firing is expediently carried out with higher dust loads> 0.4 kg (fuel dust) / kg (gas).
  • direct firing or direct firing system is understood in the above context and in connection with the invention that the fuel after its preparation / grinding in a grinding plant, especially coal mills, directly to the burners in the firing chamber of the large steam generator is supplied.
  • Indirect firing or indirect firing system is understood to mean an intermediate storage of the fuel after the treatment / milling in the grinding plant in one or more storage containers or silos, from which the fuel is then conveyed to the burners as needed and as needed, if appropriate later.
  • the combustion of pulverized fuel is used in the steam generators of thermal power plants.
  • the steam generators are equipped with pulverized coal burners 12 for this purpose.
  • the pulverized coal burners 12 fulfill the function of enabling the pyrolysis and combustion process described below.
  • the burning of solid, dusty fuel requires its initial ignition or ignition.
  • Combustion means that energy is released by oxidation of the combustible constituents present in the fuel.
  • very specific conditions have to be fulfilled for the ignition of the fuel. If these are not fulfilled, the fuel does not ignite and the energy chemically bound in it is not released.
  • the oxidation of the carbon fixedly bound in the fuel requires a high initial thermal energy, the volatile constituents contained in the fuel are initially ignited when the fuel is ignited. In order for these to be ignited, they must gaseously escape from the fuel dust. Under the influence of heat, the volatiles escape from the fuel dust and thus come into contact with the oxygen necessary for the oxidation.
  • the carrier gas of the fuel in the fuel lines may contain oxygen.
  • the concentration of fuel in the carrier gas may be, for example, between 0.1 and 10 kg (fuel) / kg (carrier gas).
  • the conveying speed of the fuel can be in the range between 5 and 30 m / s.
  • the pyrolysis and combustion process takes place at the mouth region 13 of the burner 12, i. where the fuel and oxygen carrier gas leading tubes of the burner 12 open into the furnace of a steam generator. 2nd step: Allowing residence time and heat transfer to the fuel
  • the burner 12 fulfills the function of allowing for the heat transfer to the fuel and the formation and the pyrolysis necessary residence time.
  • the residence time depends on the required amount of heat or temperature of the fuel and on a
  • Heat transfer to the heat acting on the fuel This is realized in the burner 12 in that the amount of heat or the temperature corresponds to the requirements of the pyrolysis and the initialization of the oxidation of volatile constituents of the fuel. A high residence time ensures sufficient heat transfer. This is due to the structural design of the burner 12
  • Burner 12 is increased by the dusty fuel at a suitable location at the mouth region 13 of the burner 12 or in its vicinity by deceleration, deceleration, turbulence or deflection in its movement is influenced such that the available and acting on the fuel heat output leads to a sufficient transfer of heat, which is required for the initiation of pyrolysis and the combustion of the pyrolysis on the fuel.
  • the component realized for influencing the movement of the fuel in the burner 12 is the fuel nozzle 2 or the flame holder. The necessary amount of heat must be provided at the appropriate place mentioned above.
  • the residence time is selected such that an ignitable mixture of gaseous pyrolysis products and the oxygen carrier gas is produced by the pyrolysis.
  • the carrier gas which transports the fuel dust, may already contain an amount of oxygen sufficient for the oxidation of the pyrolysis products.
  • the burner 12 may alternatively via lines for providing air or other oxidant gases, the required oxygen at its mouth for the combustion of the provide gaseous pyrolysis or for the subsequent combustion of the carbon contained in the fuel have.
  • the mouth of the burner inside pipes is located where the amount of oxygen required for combustion must be made available.
  • Process step Initialization of the pyrolysis and combustion process To initialize the entire pyrolysis and combustion process must to
  • a gaseous or liquid auxiliary fuel is first ignited electrically, ie by a spark or arc is an ignitable mixture of oxygen carrier gas and gaseous or liquid fuel for a short time supplied heat energy sufficient to achieve an oxidation of the auxiliary fuel.
  • the oxidation or combustion of the auxiliary fuel liberates thermal energy, which results in a continuous flow Combustion of the supplied liquid or gaseous fuel leads.
  • the heat energy released from this combustion is used to ignite a dust-like fuel, ie to effect the initial pyrolysis and ignition of the dust-like fuel.
  • the combustion of the liquid or gaseous auxiliary fuel can be stopped because the combustion of the dust-like fuel continues automatically by the heat released during combustion heat.
  • a short-term spark or arc is insufficient to cause pyrolysis, ie, the escape of volatiles from the fuel with the aim of producing a combustible mixture with an oxygen carrier.
  • the invention now provides a method and a pulverized coal burner 12 which exclusively generates and supplies the amount of heat required for the pyrolysis and the combustion of the volatile constituents of the pulverulent fuel without combustion of an additional liquid or gaseous auxiliary fuel.
  • Process Step Pyrolysis Pyrolysis, ie the escape of volatiles from the dusty, solid fuel, already begins at temperatures lower than those required to oxidize the carbon fixed in the fuel.
  • the so-called pyrolysis temperature is dependent on the properties of the dust-like fuel and can be determined experimentally.
  • pyrolysis temperature is dependent on the properties of the dust-like fuel and can be determined experimentally.
  • at least the first heat source 3 'adapted to the available residence time is provided, which is optionally supported by the further heat source 3. If there is an insufficient residence time or amount of heat, so that the initial pyrolysis can not be effected, the combustion of the solid fuel will not take place.
  • 6th step combustion of the pyrolysis products
  • the gaseous, derived from the fuel volatiles ignite under certain conditions.
  • sufficient oxygen must be available for combustion.
  • a suitable combustion ratio of oxygen and combustibles i. an ignitable mixture of the oxygen carrier gas and the volatiles escaping from the fuel are formed.
  • the ability of the mixture to ignite is described by means of the lower and upper ignition limits.
  • the ignition limits are those mixture ratios of oxygen and combustible materials within which such a mixture is flammable. It must therefore initially escape a sufficient amount of volatile components from the fuel, so that ignitable mixtures arise.
  • the residence time already mentioned above is therefore designed so that a sufficient amount of volatiles escapes from the fuel.
  • sufficient oxygen is provided to form an ignitable mixture. This means that the supply of air or another oxidizer is designed such that the escaped volatiles and the oxygen carrier gas form an ignitable mixture.
  • a sufficient temperature must predominate for an ignition of the mixture or a sufficient temperature
  • Dwell time for heating up to this temperature or in other words a sufficient residence time for the required transfer of heat allows. If this is the case, then, after successful ignition of the mixture, heat energy is released from the exothermic oxidation reactions.
  • the heat energy released from the combustion of the educt mixture of oxygen carrier gas, eg air, and the volatiles released from the fuel leads to an increase in the temperature of the products resulting from the combustion and to a further heat transfer to the degassing fuel.
  • the combustion of volatile constituents and the degassed fuel in turn leads to a release of heat energy, which causes the formation of a stable, continuous Combustion process allows.
  • the combustion of the degassed fuel is largely determined by chemical and diffusion processes.
  • Process step 4a Ignition on hot surfaces
  • the amount of heat necessary for the initialization of the process steps of pyrolysis and ignition of the fuel ie for providing the activation energy of the exothermic volatile oxidation reactions, on a suitable surface, at which the residence time for heat transfer is sufficient, burner inside provided within the burner 12.
  • the residence time necessary for the formation and the course of an initial pyrolysis and ignition of the dusty fuel, necessary residence time for heating can be achieved constructively by internals that delay the fuel, decelerate, distract or vortex.
  • These fittings or surfaces may be the fuel nozzle 2 with the toothed stabilizing ring 9 or a flame holder.
  • the residence time required for the individual process steps is realized on this component. It is therefore expedient to transfer the amount of heat required for the abovementioned process steps to the fuel also at this suitable surface.
  • the temperature of the fuel nozzle 2 or of the stabilizing ring depends on the specific requirements of the respective fuel to be pyrolyzed and ignited.
  • the amount of heat necessary to achieve the pyrolysis of the fuel and to activate the oxidation of the pyrolysis products may also be provided by means of a plasma torch. This occurs at a point at which the fuel has a sufficient residence time, so that sufficient heat can be transferred to the fuel.
  • a plasma flame with the aim of avoiding the combustion of gaseous or liquid fuel for the ignition of solid, dusty fuel, can go beyond the mere making available of heat, since a plasma has special chemical-physical properties.
  • the formation of a plasma is particularly suitable for the initialization of the firing of solid, dusty fuels, because the charge carriers present in the plasma, namely radicals, ions and electrons, can trigger the chemical reactions generally referred to as combustion.
  • the plasma flame is aligned by means of a lance at a suitable location near the burner mouth so that a sufficient transfer of heat to the fuel for the above-mentioned process steps, which require the supply of heat, or the dust-like fuel in direct contact with the free charge carriers present in the plasma come, so that the combustion can take place.
  • Plasma flame is very high temperature, ie the charge carriers present in the plasma have a high kinetic energy, so that a suitable heat transfer to the fuel to effect the pyrolysis and the combustion of pyrolysis products takes place. Likewise, charge carriers for combustion reactions with the constituents of the dusty fuel are available in the plasma. If the other conditions described above for the individual process steps are also met, the fuel can be ignited and burned in this way. Once the ignition of the fuel is realized in this way, the ignition of the Maintaining fuel with the heat available from the combustion, so that the generation of the plasma can be switched off again.
  • a hot gas for example air
  • the hot gas can be heated, for example by means of an electric heater.

Abstract

In the case of a burner, in particular coal dust burner (12), comprising a fuel pipe (1), a fuel nozzle (2), at least one ignition and/or heat source (3') and a pipe (7, 10) which conducts an oxygen-containing gas and/or recirculated flue gas, wherein the at least one ignition and/or heat source (3') is arranged in the burner interior and is in the form of or comprises an electric heating and/or ignition device (14') by means of which, exclusively by conversion of electrical current into heat energy, the amount of heat energy required within the burner for the initiation and continuation of the initial pyrolysis and ignition is generated and/or provided in the burner interior, in particular in the region of the fuel ignition site that forms, it is the intention to provide a solution which, dispensing with the use of gaseous, liquid or solid additional fuel, permits frequent start-up and shut-down of the burners of a steam generator of a large-scale thermal power plant in an inexpensive manner with regard to fuel consumption, and provides a burner suitable for this purpose. This is achieved in that a stabilizing ring (9) with toothed ring (15) is a constituent part of the electric heating and/or ignition device (14') arranged in the mouth region (13) of the fuel nozzle (2).

Description

Verfahren zur Zündung eines Kraftwerksbrenners und dafür geeigneter Method for igniting a power plant burner and suitable for it
Kohlenstaubbrenner Pulverized coal burner
Die Erfindung richtet sich auf einen Brenner, insbesondere Kohlenstaubbrenner, umfassend ein Brennstoffrohr, eine Brennstoffdüse, mindestens eine Zünd- und/oder Wärmequelle und ein ein sauerstoffhaltiges Gas und/oder rezirkuliertes Rauchgas führendes Rohr, wobei die mindestens eine Zünd- und/oder Wärmequelle brennerinnenseitig angeordnet und als eine elektrische Heiz- und/oder Zündeinrichtung ausgebildet ist oder eine solche umfasst, die die innerhalb des Brenners für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge brennerinnenseitig, insbesondere im Bereich des sich bildenden Brennstoff-Zündortes, ausschließlich durch Umwandlung elektrischen Stroms in Wärmeenergie erzeugt und/oder bereitstellt. The invention is directed to a burner, in particular pulverized coal burner, comprising a fuel tube, a fuel nozzle, at least one ignition and / or heat source and a tube containing oxygen containing gas and / or recirculated flue gas, wherein the at least one ignition and / or heat source burner inside arranged and designed as an electrical heating and / or ignition device or includes such, which required inside the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition amount of heat energy burner inside, especially in the area of forming fuel ignition location, exclusively by Conversion of electrical power into heat energy generated and / or provides.
Weiterhin richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Zündung eines partikelförmigen, insbesondere staubförmigen, Brennstoffs mittels eines Brenners, insbesondere Kohlenstaubbrenners, wobei der Brennstoff in dem Brenner zu seinem innerhalb des Brenners im Bereich der Brennstoffdüse sich bildenden Zündort gefördert und die beim Anfahren des Brenners für die Entstehung und den Ablauf einer initialen Pyrolyse und Zündung des zur Brennermündung geförderten Brennstoffs benötigte Wärmeenergiemenge ausschließlich mittels mindestens einer in dem Brenner angeordneten Zünd- und/oder Wärmequelle in den Brenner und/oder den darin geförderten Brennstoff eingetragen wird, welche Wärmequelle in Form einer Heiz- und/oder Zündeinrichtung im Brenner ausgebildet ist oder mit einer solchen im Brenner angeordneten Heiz- und/oder Zündeinrichtung in wärmeleitender und/oder wärmeübertragender Wirkverbindung steht, wobei die benötigte Wärmeenergiemenge ausschließlich durch Umwandlung elektrischen Stroms in Wärmeenergie brennerinnenseitig erzeugt und/oder bereitgestellt wird Furthermore, the invention is directed to a method for igniting a particulate, in particular dusty, fuel by means of a burner, in particular pulverized coal burner, wherein the fuel in the burner promoted to within the burner in the region of the fuel nozzle forming ignition and the start of the burner for the formation and the course of an initial pyrolysis and ignition of the fuel delivered to the burner mouth is entered into the burner and / or the fuel conveyed therein exclusively by means of at least one ignition and / or heat source arranged in the burner, which heat source is in the form of a heating - And / or ignition device is formed in the burner or is arranged with such arranged in the burner heating and / or ignition device in heat-conducting and / or heat-transmitting active compound, the required amount of heat energy exclusively by Wandlerl ung electrical power generated in heat energy burner inside and / or provided
Im Zusammenhang mit der Einspeisung von elektrischer Energie aus diskontinuierlichen, regenerativen Energiequellen (z.B. Photovoltaik- oder Windkraftanlagen) in das allgemeine Stromnetz müssen kohlenstaubgefeuerte Kraftwerke häufiger beliebig niedrige Teillasten anfahren oder außer Betrieb genommen werden, was in der Regel zur Abschaltung einzelner oder aller Brennerebenen des Feuerraums des Dampferzeugers des Kraftwerks führt. Die Zündung von Kohlenstaub beim Starten der Brenner erfolgt üblicherweise mit Hilfe gasförmiger oder flüssiger Zusatzbrennstoffe, z.B. Erdgas oder leichtes Heizöl, die in einer an oder in dem jeweiligen Kohlenstaubbrenner angeordneten Zündlanze gezündet werden. Erst nach Ausbildung einer kontinuierlich brennenden, mittels der Verbrennung eines solchen gasförmigen oder flüssigen Zusatzbrennstoffs erzeugten Flamme kann der Kohlenstaub üblicherweise zu den Brennern gefördert und dort im Mündungsbereich gezündet werden. Durch häufigeres An- und Abfahren im Zusammenhang mit der Netzeinspeisung von elektrischer Energie aus regenerativen Energiequellen steigt der Verbrauch dieser Hilfsbrennstoffe stark an, was zu einer erheblichen Erhöhung der Betriebskosten damit ausgestatteter thermischer, kohlenstaubbefeuerter Kraftwerke führt. Bei den An- und Abfahrvorgängen sowie im Betrieb bei sehr niedrigen Teillasten müssen daher häufig Brenner für gasförmige oder flüssige Brennstoffe zur Stützfeuerung eingesetzt werden. Es bietet sich an, eine solche Stützfeuerung ebenfalls mit einem festen, staubförmigen Brennstoff durchzuführen, der mit Hilfe von indirekten Feuerungssystemen, die eine vorherige Zwischenspeicherung des aufbereiteten Kohlenstaubs umfassen, und dafür geeigneten Brennern in der Brennkammer oder dem Feuerungsraum eines Dampferzeugers verbrannt werden kann. In connection with the feed-in of electrical energy from discontinuous, regenerative energy sources (eg photovoltaic or wind power plants) into the general power grid, pulverized coal-fired power plants must more frequently start at arbitrarily low partial loads or shut down be taken, which usually leads to the shutdown of individual or all burner levels of the combustion chamber of the steam generator of the power plant. The ignition of coal dust when starting the burner is usually carried out with the aid of gaseous or liquid additional fuels, such as natural gas or light fuel oil, which are ignited in a arranged on or in the respective pulverized coal burner ignition lance. Only after the formation of a continuously burning flame produced by the combustion of such a gaseous or liquid additional fuel can the pulverized coal usually be conveyed to the burners where they are ignited in the mouth region. By more frequent startup and shutdown in connection with the grid feed of electrical energy from renewable energy sources, the consumption of these auxiliary fuels increases sharply, resulting in a significant increase in the operating costs so equipped thermal pulverized coal power plants. When starting and stopping as well as in operation at very low partial loads therefore burners for gaseous or liquid fuels often have to be used for auxiliary firing. It is advisable to carry out such a support firing also with a solid, dusty fuel that can be burned by means of indirect firing systems, which include a previous intermediate storage of the processed coal dust, and suitable burners in the combustion chamber or the firing chamber of a steam generator.
In thermischen Kraftwerken finden Brenner Verwendung, mittels welcher feste, häufig staubförmige, Brennstoffe, wie Braunkohle, Steinkohle, Biomasse verbrannt werden. Hierzu ist es erforderlich, dass in dem jeweiligen Brenner oder der jeweiligen Brennereinrichtung die Zündung des jeweiligen insbesondere staubförmigen Brennstoffes erfolgt. Die Zündung von Brennstoffen ist grundsätzlich bestimmt durch die Vorgänge der Pyrolyse des partikelförmigen, staubförmigen Brennstoffs und der Oxidation der Verbrennung der dabei entstehenden Pyrolyseprodukte. Zur Einleitung der erforderlichen Prozesse müssen die dafür notwendigen, bekannten Randbedingungen erfüllt sein. Für dieIn thermal power plants burners are used, by means of which solid, often dust-like, fuels such as lignite, hard coal, biomass are burned. For this purpose, it is necessary that in the respective burner or the respective burner device, the ignition of the respective particular dust-like fuel takes place. The ignition of fuels is basically determined by the processes of pyrolysis of the particulate, dusty fuel and the oxidation of the combustion of the resulting pyrolysis products. To initiate the required processes, the necessary, known boundary conditions must be met. For the
Zündung von Kohlenstaub sind zum Beispiel eine geeignete Brennstoffkonzentration, ein ausreichend hoher Wärmetransfer, eine ausreichende Verweilzeit der Staubpartikel im Bereich der Pyrolyse- und Zündzone und das Vorhandensein primären Sauerstoffs oder eines Oxidationsmittels unabdingbare Voraussetzungen. Unter Berücksichtigung dieser Bedingungen kann die für die Zündung erforderliche Pyrolyse und Oxidation der Pyrolyseprodukte in der Regel sichergestellt werden. In der Praxis ist es üblich, dass eine innerhalb des Brenners angeordnete Zündlanze, die mit gasförmigem Brennstoff betrieben wird, eine Zündflamme ausbildet, an welcher in dem Brenner geförderter Brennstoff gezündet wird. Firing of pulverized coal, for example, is a suitable fuel concentration, a sufficiently high heat transfer, a sufficient residence time of the dust particles in the region of the pyrolysis and ignition zone and the presence of primary oxygen or a Oxidizing agent indispensable prerequisites. Taking these conditions into account, the pyrolysis and oxidation of the pyrolysis products required for the ignition can generally be ensured. In practice, it is common for an ignition lance, which is operated within the burner, to be operated with gaseous fuel and forms a pilot flame, at which fuel conveyed in the burner is ignited.
Aus der DE 33 27 983 A1 ist eine rein elektrisch betriebene Zündeinrichtung bekannt, die ein Zündorgan aufweist, welches aus einem Primärluftrohr des Brenners austretenden Brennstoff zündet. From DE 33 27 983 A1 discloses a purely electrically operated ignition device is known, which has an ignition device which ignites from a primary air tube of the burner emerging fuel.
Die DD 240 245 A1 offenbart einen gattungsgemäßen Brenner, der im Mündungsbereich eine elektrische Zündeinrichtung aufweist, mittels welcher ein Kohlenstaub-Luftgemisch gezündet wird. An der glühenden elektrischen Zündeinrichtung zündet der vorbeigeführte Kohlenstaub und bildet sich ein Zündwirbel aus, der gewährleistet, dass eine in diesem Bereich angeordnete Rückwand ebenfalls zum Erglühen gebracht wird. Einen Brenner, bei welchem Kohlenstaub mittels eines in den Brennstoffrohrquerschnitt reichenden Heizstabes gezündet wird, ist zudem in der DD 270 576 A1 offenbart. DD 240 245 A1 discloses a generic burner having an electric ignition device in the mouth region, by means of which a coal dust-air mixture is ignited. At the glowing electric ignition ignited coal dust passes and forms a Zündwirbel, which ensures that a arranged in this area the rear wall is also made to glow. A burner in which pulverized coal is ignited by means of an immersion in the fuel tube cross-section heating rod is also disclosed in DD 270 576 A1.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die unter Verzicht auf die Verwendung gasförmigen, flüssigen oder festen Zusatzbrennstoffs ein in Bezug auf den Brennstoffverbrauch kostengünstiges, häufiges An- und Abfahren der Brenner eines Dampferzeugers eines thermischen Großkraftwerks ermöglicht und einen dafür geeigneten Brenner bereitstellt Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Brenner mit den Merkmalen des Anspruches 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 18 gelöst. Erfindungsgemäße Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. The invention has for its object to provide a solution that allows waiving the use of gaseous, liquid or solid additional fuel in terms of fuel consumption cost, frequent startup and shutdown of the burner of a steam generator of a large thermal power plant and a suitable burner This object is achieved by a burner with the features of claim 1 and a method having the features of claim 18. Inventive developments and expedient embodiments of the invention are the subject of the respective subclaims.
Zur Lösung ist also zunächst ein Brenner, insbesondere Kohlenstaubbrenner, vorgesehen, der ein Brennstoffrohr, eine Brennstoffdüse, mindestens eine Zünd- und/oder Wärmequelle und ein ein sauerstoffhaltiges Gas und/oder rezirkuliertes Rauchgas führendes Rohr umfasst, wobei die mindestens eine Zünd- und/oder Wärmequelle brennerinnenseitig angeordnet und als eine elektrische Heiz- und/oder Zündeinrichtung ausgebildet ist oder eine solche umfasst, die die innerhalb des Brenners für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge brennerinnenseitig, insbesondere im Bereich des sich bildenden Brennstoff-Zündortes, ausschließlich durch Umwandlung elektrischen Stroms in Wärmeenergie erzeugt und/oder bereitstellt, wobei ein Stabilisierungsring mit Zahnkranz Bestandteil der im Mündungsbereich der Brennstoffdüse angeordneten elektrischen Heiz- und/oder Zündeinrichtung ist. The solution is therefore first of all a burner, in particular a pulverized coal burner, which comprises a fuel tube, a fuel nozzle, at least one ignition and / or heat source and a tube carrying an oxygen-containing gas and / or recirculated flue gas, wherein the at least one ignition and / or or heat source arranged inside the burner and is designed as an electric heating and / or ignition, or such includes the heat energy required inside the burner for the emergence and the course of the initial pyrolysis and ignition burner inside, especially in the area of forming fuel Zündortes , Generated and / or provides exclusively by converting electrical power into heat energy, wherein a stabilizing ring with ring gear is part of the arranged in the mouth region of the fuel nozzle electric heating and / or ignition device.
Ebenso ist zur Lösung ein Verfahren zur Zündung eines partikelförmigen, insbesondere staubförmigen, Brennstoffs mittels eines solchen Brenners, insbesondere Kohlenstaubbrenners vorgesehen, wobei der Brennstoff in dem Brenner zu seinem innerhalb des Brenners im Bereich der Brennstoffdüse sich bildenden Zündort gefördert und die beim Anfahren des Brenners für die Entstehung und den Ablauf einer initialen Pyrolyse und Zündung des zur Brennermündung geförderten Brennstoffs benötigte Wärmeenergiemenge ausschließlich mittels mindestens einer in dem Brenner angeordneten Zünd- und/oder Wärmequelle in den Brenner und/oder den darin geförderten Brennstoff eingetragen wird, welche Wärmequelle in Form einer Heiz- und/oder Zündeinrichtung im Brenner ausgebildet ist oder mit einer solchen im Brenner angeordneten Heiz- und/oder Zündeinrichtung in wärmeleitender und/oder wärmeübertragender Wirkverbindung steht, wobei die benötigte Wärmeenergiemenge ausschließlich durch Umwandlung elektrischen Stroms inLikewise, a method for igniting a particulate, in particular dust-like, fuel by means of such a burner, in particular pulverized coal burner is provided, wherein the fuel in the burner promoted to within the burner in the region of the fuel nozzle forming ignition and the start of the burner for the formation and the course of an initial pyrolysis and ignition of the fuel delivered to the burner mouth is entered into the burner and / or the fuel conveyed therein exclusively by means of at least one ignition and / or heat source arranged in the burner, which heat source is in the form of a heating - And / or ignition device is formed in the burner or is arranged with such arranged in the burner heating and / or ignition device in heat-conducting and / or heat-transmitting active compound, the required amount of heat energy exclusively by converting electric current in
Wärmeenergie brennerinnenseitig erzeugt und/oder bereitgestellt wird, wobei die benötigte Wärmeenergiemenge mittels einer im Mündungsbereich der Brennstoffdüse angeordneten Heiz- und/oder Zündeinrichtung in den Brenner und/oder in den geförderten Brennstoff eingetragen wird, deren Bestandteil ein Stabilisierungsring mit Zahnkranz ist. Heat energy is generated inside the burner and / or provided, wherein the required amount of heat energy by means of a arranged in the mouth region of the fuel nozzle heating and / or ignition device in the burner and / or is introduced into the subsidized fuel, the component of which is a stabilizing ring with sprocket.
Die Erfindung geht also in ihrem ersten Aspekt davon aus, dass in einem Kraftwerk Brenner, insbesondere Kohlenstaubbrenner, die einem häufigen Anfahrprozess unterworfen sind, dadurch kostengünstiger betrieben werden können, dass die bei dem jeweiligen Anfahren zur Durchführung der Pyrolyse und Zündung des partikelförmigen, insbesondere staubförmigen, Brennstoffes erforderliche Wärmeenergie insgesamt und ausschließlich mittels einer elektrisch, d.h. durch Umwandlung elektrischen Stromes, die für die initiale Pyrolyse und Zündung des insbesondere staubförmigen Brennstoffes notwendige Wärmeenergiemenge erzeugenden Heiz- und/oder Zündeinrichtung erzeugt und innerhalb des Brenners in den im Brenner geförderten Brennstoff eingetragen wird. Dadurch, dass keine mit gasförmigem oder flüssigem (Zusatz-)Brennstoff betriebene Zündlanze mehr notwendig ist, entfallen die konstruktiven und kostenmäßigen Maßnahmen zur Anordnung einer solchen Brennerlanze in einem jeweiligen Brenner und die für die Bereitstellung des (Zusatz-) Brennstoffes notwendigen Versorgungeinrichtungen sowie Absperr- und Regelarmaturen. Außerdem entfällt der für den Betrieb der jeweiligen Zündlanze notwendige Verbrauch an zusätzlichem flüssigen, gasförmigen oder festen Brennstoff. Die beim Anfahren eines solchen Brenners, insbesondere Kohlenstaubbrenners, zur Durchführung und Sicherstellung der notwendigen initialen Pyrolyse und Zündung des Brennstoffes notwendige Energiemenge wird allein elektrisch, d.h. durch Umwandlung elektrischen Stromes in Wärmeenergie, erzeugt. Elektrischer Strom steht in großen Kraftwerken regelmäßig auf verschiedenen Spannungsebenen zurThe invention is thus based in its first aspect on the fact that in a power plant burners, especially pulverized coal burners, which are subjected to a frequent startup process, can be operated more cost-effectively, that at the respective start for performing the pyrolysis and ignition of the particulate, in particular dusty , Total fuel required thermal energy and exclusively by means of an electric, ie by conversion of electric current, which generates for the initial pyrolysis and ignition of the particular dust-like fuel necessary amount of heat energy generating heating and / or ignition and is registered within the burner in the fuel delivered in the burner. By eliminating the need for an ignition lance operated with gaseous or liquid (supplemental) fuel, there is no need for constructive and costly measures for arranging such a burner lance in a respective burner and the utilities and shut-off devices necessary to provide the (supplemental) fuel. and control valves. In addition, eliminates the need for the operation of each ignition lance consumption of additional liquid, gaseous or solid fuel. The amount of energy necessary to start up such a burner, especially a pulverized coal burner, to carry out and ensure the necessary initial pyrolysis and ignition of the fuel, becomes solely electrical, i. By converting electrical current into heat energy, generated. Electric power is regularly available in large power plants at different voltage levels
Verfügung. Die jeweils erstmalige initiale Zündung des in dem Brenner, insbesondere Kohlenstaubbrenner, geförderten insbesondere staubförmigen Kohlenstoffs und die dafür notwendige Auslösung und Aufrechterhaltung einer initialen Pyrolyse des in dem Brenner geförderten Brennstoffes wird also ausschließlich mittels einer oder mehrerer ausschließlich elektrisch betriebenerAvailable. The respective initial initial ignition of the in the burner, especially pulverized coal burner, promoted particular dusty carbon and the necessary initiation and maintenance of an initial pyrolysis of the promoted in the burner fuel is thus exclusively by means of one or more electrically powered
Heiz- und/oder Zündeinrichtungen erreicht und wird zudem ausschließlich innerhalb des Brenners in den Brenner und/oder den Brennstoff eingetragen. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist also vorgesehen, dass eine rein elektrisch betriebene Zünd- und/oder Wärmequelle oder Heiz- und/oder Zündeinrichtung brennerinnenseitig innerhalb des Brenners angeordnet und ausgebildet ist. Ein zusätzlicher Aspekt besteht darin, dass diese rein elektrisch betriebene Zünd- und/oder Wärmequelle oder Heiz- und/oder Zündeinrichtung die für die initiale Pyrolyse und die Zündung des Brennstoffes benötigte Wärmeenergie(-menge) in Bauteile oder Konstruktionselemente des Brenners und damit in den Brenner einleitet und einträgt. Von diesen Bauteilen oder Konstruktionselementen kann die eingetragene Wärmeenergie(-menge) dann an den daran vorbeiströmenden Brennstoff abgegeben und in diesen eingetragen werden, so dass diesem darüber die für die initiale Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergie(-menge) zugeführt wird. Nach einem weiteren Aspekt ist es aber auch möglich, dass die rein elektrisch betriebene Zünd- und/oder Wärmequelle oder Heiz- und/oder Zündeinrichtung die erzeugte Wärmeenergie(- menge) unmittelbar an den daran vorbeiströmenden Brennstoff abgibt und in diesen einträgt. Schließlich ist es nach einem weiteren Aspekt der Erfindung auch möglich, dass brennerinnenseitig innerhalb eines Brenners mehrere elektrisch betriebenen Zünd- und/oder Wärmequellen oder Heiz- und/oder Zündeinrichtungen angeordnet und ausgebildet sind, wobei dann insbesondere mindestens eine der Zünd- und/oder Wärmequellen oder Heiz- und/oder Zündeinrichtungen elektrisch erzeugte Wärmeenergie in den Brenner, d.h. Bauteile oder Konstruktionselemente des Brenners, einleitet oder einträgt und eine andere der Zünd- und/oder Wärmequellen oder der Heiz- und/oder Zündeinrichtungen innerhalb des Brenners Wärmeenergie in den darin strömenden Brennstoff einleitet und einträgt. Es können aber auch alleHeating and / or ignition devices reached and is also registered only within the burner in the burner and / or the fuel. According to a further aspect of the invention, it is thus provided that a purely electrically operated ignition and / or heat source or heating and / or ignition device is arranged and formed inside the burner inside the burner. An additional aspect is that this purely electrically operated ignition and / or heat source or heating and / or ignition device required for the initial pyrolysis and the ignition of the fuel heat energy (quantity) in components or construction elements of the burner and thus in the Burner initiates and enters. From these components or construction elements, the registered heat energy (amount) can then be delivered to the fuel flowing past it and entered into this, so that this is about the required for the initial pyrolysis and ignition heat energy (quantity) is supplied. According to a further aspect, however, it is also possible for the purely electrically operated ignition and / or heat source or heating and / or ignition device to emit the heat energy (quantity) generated directly to the fuel flowing past it and to enter it. Finally, according to a further aspect of the invention, it is also possible for a plurality of electrically operated ignition and / or heat sources or heating and / or igniting devices to be arranged and configured inside the burner, in which case in particular at least one of the ignition and / or heat sources or heating and / or ignition means electrically generated heat energy into the burner, ie components or design elements of the burner, initiates or enters and another of the ignition and / or heat sources or the heating and / or ignition devices within the burner heat energy in the flowing therein Fuel initiates and enters. But it can also all
Wärmequellen oder Zündeinrichtungen Wärmeenergie ausschließlich in Bauteile und Konstruktionselemente des Brenners einleiten. Heat sources or ignition devices heat energy exclusively in components and design elements of the burner initiate.
In Bezug auf das Verfahren besteht ein weiterer Aspekt darin, dass die, insbesondere beim Anfahren des Brenners, innerhalb des Brenners für dieWith regard to the method, another aspect is that, especially during start-up of the burner, within the burner for the
Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge ohne Verwendung eines weiteren zusätzlichen flüssigen, gasförmigen oder festen Brennstoffs, außer des initial zu pyrolysierenden und zu zündenden Brennstoffs, erzeugt wird. Bei dem initial zu pyrolysierenden Brennstoff handelt es sich um den staubförmigen oder partikelförmigen Brennstoff, insbesondere Kohlenstaub, der auch im weiteren Betrieb des Brenners als Einsatzbrennstoff für die Verbrennung zur Erzeugung der Brennerflamme vorgesehen ist. Emergence and the expiration of the initial pyrolysis and ignition required amount of heat energy without the use of another additional liquid, gaseous or solid fuel, except the initially pyrolyzed and ignited fuel generated. In the initial to be pyrolyzed Fuel is the dust-like or particulate fuel, in particular pulverized coal, which is also provided in the further operation of the burner as a feedstock fuel for combustion to produce the burner flame.
Die im Brenner für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge wird mittels der Heiz- und/oder Zündeinrichtung ausschließlich durch Umwandlung elektrischen Stroms in Wärmeenergie und/oder einen Lichtbogen und/oder ein Plasma erzeugt und in den Brennstoff eingetragen. Durch Sicherstellung der für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse bzw. die Auslösung und Durchführung des initialen Pyrolyseprozesses notwendigen Verweilzeit des im Brenner geförderten Brennstoffes im Bereich der die für die Durchführung der Pyrolyse notwendige Temperatur aufweisenden und mit dem Brennstoff in wärmeübertragender Wirkverbindung stehenden brennerinnenseitigen (Wirk-)Oberfläche und/oder Kontaktoberfläche und/oder Innenoberfläche des Brennstoffrohres und oder der Heiz- und/oder Zündeinrichtung wird erreicht, dass der notwendige Wärmeeintrag in den Brennstoff erfolgen kann und der Ablauf der Pyrolyse und die Zündung des insbesondere staubförmigen Brennstoffes mittels der elektrisch betriebenen Heiz- und/oder Zündeinrichtung durchgeführt werden können und gewährleistet sind. Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht daher auch darin, dass die innerhalb des Brenners für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge an einer mit einer für den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung ausreichenden Verweilzeit mit dem strömenden Brennstoff in Kontakt oder in Wirkverbindung stehenden brennerinnenseitigenThe amount of heat energy required in the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition is generated by means of the heating and / or ignition exclusively by converting electrical current into heat energy and / or an arc and / or plasma and introduced into the fuel. By ensuring the necessary for the emergence and the course of the initial pyrolysis or the initiation and implementation of the initial pyrolysis residence time of fuel in the burner in the range of the necessary for the implementation of the pyrolysis temperature and standing with the fuel in heat-transmitting operative connection burner inside ( Wirk-) surface and / or contact surface and / or inner surface of the fuel pipe and or the heating and / or ignition device is achieved that the necessary heat input can be made in the fuel and the flow of pyrolysis and the ignition of the particular dusty fuel by means of the electric operated heating and / or ignition can be performed and guaranteed. A further aspect of the invention therefore also consists in the fact that the amount of heat energy required within the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition is in contact or in contact with the flowing fuel at a residence time sufficient for the course of the initial pyrolysis and ignition Actively connected burner inside
Oberfläche, insbesondere des Brenners, in den Brennstoff eingetragen wird. Surface, in particular of the burner is registered in the fuel.
Hierbei ist es ein weiterer Aspekt der Erfindung zweckmäßig, dass die innerhalb des Brenners für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge an einer Kontaktoberfläche der Heiz- und/oder Zündeinrichtung brennerinnenseitig in den Brennstoff eingetragen wird, die mit einer für den Eintrag der benötigten Wärmeenergiemenge in den Brennstoff zur Erzeugung der initialen Pyrolyse und Zündung ausreichenden Verweilzeit brennerinnenseitig mit dem Brennstoff in Kontakt oder in Wirkverbindung steht. Hierdurch wird erreicht, dass eine ausreichend große Kontaktoberfläche, welche einen Wärmeeintrag in den daran vorbeigeförderten Brennstoff erfolgt, sichergestellt ist. Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass die Wärmeenergie mittels einer als Bestandteil der Brennstoffdüse und zumindest teilweise als Stabilisierungsring mit Zahnkranz ausgebildeten und im Mündungsbereich der Brennstoffdüse angeordneten elektrischen Heiz- und/oder Zündeinrichtung erzeugt wird. Hierbei ist also die üblicherweise bei Brennern vorhandene Brenner- oder Brennstoffdüse und insbesondere der gegebenenfalls dort vorgesehene und angeordnete Stabilisierungsring mit Zahnkranz als elektrisch Wärmeenergie erzeugende und an oder in den Brenner und/oder an den Brennstoff abgebende Heiz- und/oder Zündeinrichtung ausgebildet. Der erfindungsgemäße Brenner ist daher dadurch gekennzeichnet, dass ein Stabilisierungsring mit Zahnkranz Bestandteil der im Mündungsbereich der Brennstoffdüse angeordneten elektrischen Heiz- und/oder Zündeinrichtung ist. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass die benötigte Wärmeenergiemenge mittels einer im Mündungsbereich der Brennstoffdüse angeordneten Heiz- und/oder Zündeinrichtung in den Brenner und/oder in den geförderten Brennstoff eingetragen wird, deren Bestandteil ein Stabilisierungsring mit Zahnkranz ist. In this case, it is a further aspect of the invention expedient that the heat energy required within the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition at a contact surface of the heating and / or ignition device burner inside is entered into the fuel with a for the Entry of the required amount of heat energy into the fuel to produce the initial pyrolysis and ignition sufficient residence time inside the burner with the fuel in contact or in Active compound is. This ensures that a sufficiently large contact surface, which takes place a heat input into the fuel conveyed past, is ensured. According to the invention, it is thus provided that the thermal energy is generated by means of an electric heating and / or ignition device, which is designed as part of the fuel nozzle and at least partially as a stabilizing ring with toothed ring and arranged in the opening region of the fuel nozzle. In this case, therefore, the burner or fuel nozzle which is usually present in burners and, in particular, the stabilizing ring with toothed ring optionally provided and arranged there, is designed as a heating and / or ignition device which generates electrical heat energy and delivers it to or into the burner and / or to the fuel. The burner according to the invention is therefore characterized in that a stabilizing ring with ring gear is part of the arranged in the mouth region of the fuel nozzle electric heating and / or ignition device. The inventive method provides that the required amount of thermal energy is entered by means of a arranged in the mouth region of the fuel nozzle heating and / or ignition in the burner and / or in the subsidized fuel, the component is a stabilizing ring with sprocket.
Hierbei ist es gemäß Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, dass der gezahnte Stabilisierungsring mit Abstand vor der Mündungsöffnung des konzentrisch innerhalb des Brennstoffrohrs und im Zentrum des Brenners angeordneten Rohrs angeordnet ist. In this case, it is advantageous according to the invention that the toothed stabilizing ring is arranged at a distance in front of the mouth opening of the tube arranged concentrically within the fuel tube and in the center of the burner.
Dabei ist es zur Sicherstellung des Ablaufes der notwendigen Pyrolyse weiterhin von Vorteil, dass die Brennstoffdüse derart ausgebildet ist, dass der zahnformige Stabilisierungsring radial nach innen gerichtet ausgebildet ist und einen in einem Brennstoffförderquerschnitt geförderten Brennstoffstrom oderIt is to ensure the sequence of the necessary pyrolysis further advantageous that the fuel nozzle is formed such that the zahnformige stabilizing ring is designed to be directed radially inward and funded in a fuel delivery cross section fuel flow or
Brennstoffstaubstrom erfasst, verzögert und ablenkt, was die Erfindung in Weiterbildung vorsieht. Hierbei ist es dann besonders zweckmäßig, wenn die Brennstoffdüse und/oder der Stabilisierungsring mit Zahnkranz mindestens einen von elektrischem Strom durchfließbaren Heizdraht und/oder mindestens einen induktiv beheizten Bereich aufweist/aufweisen, welche(r) jeweils die innerhalb des Brenners für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge erzeugt/erzeugen und bereitstellt/bereitstellen. Auch dieses sieht die Erfindung in Ausgestaltung vor. Detects fuel dust flow, decelerates and deflects what the invention provides in development. Here, it is particularly useful if the fuel nozzle and / or the stabilizing ring with ring gear at least one of electric current flowable heating wire and / or at least one inductively heated area / have, which (r) respectively within the burner for the emergence and the Run the initial pyrolysis and ignition generated / generate and provide / provide heat energy required. This also provides the invention in an embodiment.
Der Brenner, insbesondere Kohlenstaubbrenner, zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrische Heiz- und/oder Zündeinrichtung die, insbesondere beim Anfahren des Brenners, insbesondere Kohlenstaubbrenners, innerhalb des Brenners für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge im Bereich des sich bildenden Brennstoff-Zündortes ohne Verwendung eines weiteren zusätzlichen flüssigen, gasförmigen oder festen Brennstoffs, außer des initial zu pyrolysierenden und zu zündenden Brennstoffs, erzeugt und/oder bereitstellt. The burner, in particular pulverized coal burner, is characterized in that the electrical heating and / or ignition device, especially when starting the burner, in particular pulverized coal burner, within the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition required amount of heat energy in the Forming fuel-ignition location without the use of another additional liquid, gaseous or solid fuel, except the initially pyrolyzed and ignited fuel produced and / or provides.
Hierbei ist es daher weiterhin zweckmäßig, dass der Brenner eine brennerinnenseitige Oberfläche und/oder die elektrische Heiz- und/oder Zündeinrichtung eine Kontaktoberfläche aufweist/aufweisen oder mit einer solchen in wärmeleitender und/oder wärmeübertragender Wirkverbindung steht/stehen, die beim Anfahrbetrieb des Brenners mit einer für den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung ausreichenden Verweilzeit mit dem im Brennstoffrohr geförderten Brennstoff in Kontakt oder in Wirkverbindung steht/stehen, was die Erfindung ebenfalls vorsieht. In this case, it is therefore further expedient for the burner to have / have a contact surface on the burner interior side and / or the electrical heating and / or ignition device or to be in heat-conducting and / or heat-transmitting active connection with the starting operation of the burner a sufficient for the expiration of the initial pyrolysis and ignition residence time with the fuel in the fuel pipe funded in contact or in operative connection is / are, what the invention also provides.
Hierbei ist es dann in erfindungsgemäßer Ausgestaltung der Erfindung weiterhin von Vorteil, dass ein mit der den Stabilisierungsring mit Zahnkranz aufweisenden Brennstoffdüse in wärmeleitender und/oder wärmeübertragender Wirkverbindung stehender brennermündungsseitiger Innenoberflächenbereich des Brennstoffrohrs die brennerinnenseitige Oberfläche und/oder die Kontaktoberfläche ausbildet. Zweckmäßig ist es dabei dann zudem, dass die brennennnenseitige Oberfläche ganz oder teilweise Bestandteil der Kontaktoberfläche der Heiz- und/oder Zündeinrichtung ist, was die Erfindung ebenfalls vorsieht. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Heiz- und/oder Zündeinrichtung besteht zudem darin, dass die Brennstoffdüse im Mündungsbereich mehrere aus einem Heizdraht oder Widerstandsdraht gebildete Wicklungen aufweist, die die Heiz- und/oder Zündeinrichtung ausbilden, was die Erfindung ebenfalls vorsieht. Hierbei können sich die Wicklungen des Heizdrahtes durch den Stabilisierungsring und dessen Zahnkranz erstrecken, was die Erfindung in Ausgestaltung auch vorsieht. In an embodiment of the invention according to the invention, it is furthermore advantageous that a fuel nozzle having the stabilizing ring with toothed ring in the heat-conducting and / or heat-transmitting operative connection forms the burner inner surface area of the fuel tube and / or the contact surface. It is expedient here, moreover, for the surface on the burning surface to be wholly or partially part of the contact surface of the heating and / or ignition device, which the invention also provides. A particularly advantageous embodiment of the heating and / or ignition device is also that the fuel nozzle in the mouth region comprises a plurality of windings formed from a heating wire or resistance wire, which form the heating and / or ignition, which the invention also provides. Here, the windings of the heating wire can extend through the stabilizing ring and the ring gear, which the invention also provides in an embodiment.
Um auch angrenzende brennennnenseitige Oberflächenbereiche erwärmen und als Wärmequelle ausbilden zu können, zeichnet sich die Erfindung weiterhin dadurch aus, dass sich die Wicklungen des Heizdrahtes durch an den Stabilisierungsring mit Zahnkranz angrenzende brennennnenseitige Oberflächenbereiche der Brennstoffdüse und des Brennstoffrohres erstrecken. Es ist aber nicht nur möglich, dass die elektrische Heiz- und/oder ZündeinrichtungIn order to be able to heat adjacent combustion-surface-side surface areas and to be able to form a heat source, the invention is further characterized in that the windings of the heating wire extend through combustion chamber-side stabilizing ring-side surface areas of the fuel nozzle and the fuel tube. But it is not only possible that the electric heating and / or ignition
Bestandteil der einen Stabilisierungsring mit Zahnkranz aufweisenden Brennstoffdüse ist, es ist auch möglich, dass die Brennstoffdüse und/oder der Stabilisierungsring mit Zahnkranz die elektrische Heiz- und/oder Zündeinrichtung ausbilden, was die Erfindung ebenfalls vorsieht. Part of a stabilizing ring with sprocket having fuel nozzle, it is also possible that the fuel nozzle and / or the stabilizing ring with sprocket form the electrical heating and / or ignition device, which the invention also provides.
Um die Zündung der bei der Pyrolyse entstehenden Pyrolyseprodukte sicherzustellen, zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Brennstoffdüse und/oder der Stabilisierungsring mit Zahnkranz und/oder die brennerinnenseitigen Oberflächenbereiche auf eine Temperatur von mindestens 200 °C, insbesondere von > 450 °C, vorzugsweise von zwischen 600 °C - 700 °C, erwärmbar ausgebildet ist/sind. In order to ensure the ignition of the pyrolysis products formed during the pyrolysis, the invention is characterized in that the fuel nozzle and / or the stabilizing ring with ring gear and / or the burner interior surface areas to a temperature of at least 200 ° C, in particular of> 450 ° C, is preferably formed of between 600 ° C - 700 ° C, heatable / are.
Es können aber auch zusätzlich zu der im Stabilisierungsring mit Zahnkranz ausgebildeten oder als Stabilisierungsring mit Zahnkranz ausgebildeten Heiz- und/oder Zündeinrichtung weitere elektrische Zünd- und/oder Wärmequellen im Brenner vorgesehen sein. Die Erfindung ist in Weiterbildung daher auch gekennzeichnet durch Zünd- und/oder Wärmequellen, die eine Kombination der elektrischen Strom in Wärmeenergie umwandelnden Heiz- und/oder Zündeinrichtung mit einer einen Lichtbogen erzeugenden oder einer Heißluft erzeugenden, weiteren Heiz- und/oder Zündeinrichtung ausbilden. However, in addition to the heating ring formed in the stabilizing ring with toothed ring or designed as a stabilizing ring with toothed ring, and / or ignition device further electrical ignition and / or heat sources may be provided in the burner. The invention is therefore also characterized in development by ignition and / or heat sources, which form a combination of the electric current into heat energy converting heating and / or ignition device with an arc generating or a hot air generating, further heating and / or ignition device.
Insbesondere ist hierbei in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die weitere elektrische Heiz- und/oder Zündeinrichtung einen Plasmabrenner umfasst oder ausbildet, der insbesondere auf die brennerinnenseitige Oberfläche und/oder die Kontaktoberfläche und/oder den Stabilisierungsring mit Zahnkranz gerichtet ist und an diese und/oder den geförderten Brennstoff Wärmeenergie überträgt. In particular, it is provided in a further development of the invention that the further electrical heating and / or ignition device comprises or forms a plasma torch which is directed in particular to the burner inner side surface and / or the contact surface and / or the stabilizing ring with ring gear and / or or the subsidized fuel transfers heat energy.
Es kann aber auch möglich sein, ein Heißluftförderrohr als elektrische Heiz- und/oder Zündeinrichtung zu verwenden, so dass die Erfindung auch vorsieht, dass die weitere elektrische Heiz- und/oder Zündeinrichtung ein mit einer elektrischen Heizvorrichtung ausgestattetes Heißluftförderrohr umfasst oder ausbildet, das mit seinem brennerinnenseitigen Mündungsbereich auf die brennerinnenseitige Oberfläche und/oder die Kontaktoberfläche und/oder den Stabilisierungsring mit Zahnkranz gerichtet ist und an diese und/oder den geförderten Brennstoff Wärmeenergie überträgt. However, it may also be possible to use a hot-air delivery pipe as an electrical heating and / or ignition device, so that the invention also provides that the further electrical heating and / or ignition device comprises or form a equipped with an electric heater hot air conveyor pipe, with its burner inside mouth region is directed to the burner inner side surface and / or the contact surface and / or the stabilizing ring with ring gear and transfers heat energy to these and / or the subsidized fuel.
Es können somit mehrere Heiz- und/oder Zündeinrichtungen, insbesondere unterschiedlicher Art, an einem Brenner realisiert und angeordnet sein. Es ist eine Kombination zweier Heiz- und/oder Zündeinrichtungen, insbesondere dieThus, a plurality of heating and / or ignition devices, in particular of different types, can be realized and arranged on a burner. It is a combination of two heating and / or ignition devices, in particular the
Kombination einer elektrischen Strom in Wärmeenergie umwandelnden und einer einen Lichtbogen erzeugenden oder einer Heißluft erzeugenden Heiz- und/oder Zündeinrichtung, möglich. Die Kombination kann also darin bestehen, dass brennerinnenseitig innerhalb eines Brenners mehrere Zünd- und/oder Wärmequellen oder Heiz- und/oder Zündeinrichtungen ausgebildet und angeordnet sind, die jeweils entweder Wärmeenergie in Bauteile oder Konstruktionselemente oder Brennereinrichtungen eintragen/einleiten oder an diese übertragen oder die Wärmeenergie unmittelbar in den geförderten Brennstoff eintragen. Außerdem ist es möglich, dass jeweils einer dieser beiden Typen von Zünd- und/oder Wärmequelle oder Heiz- und/oder Zündeinrichtung brennerinnenseitig innerhalb des Brenners angeordnet und ausgebildet ist. Combination of an electric current in heat energy converting and an arc generating or a hot air generating heating and / or ignition, possible. The combination can thus consist in the burner inside a burner several ignition and / or heat sources or heating and / or ignition devices are formed and arranged, each enter or initiate either thermal energy in components or structural elements or burner devices or transferred to this or the Apply heat energy directly to the extracted fuel. Besides, it is possible for either one of these two Types of ignition and / or heat source or heating and / or ignition device burner inside the burner is arranged and designed.
Schließlich zeichnet sich der Brenner in weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung auch noch dadurch aus, dass die elektrische Heiz- und/oder Zündeinrichtung und/oder die weitere elektrische Heiz- und/oder Zündeinrichtung die, insbesondere beim Anfahren des Brenners, innerhalb des Brenners für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge im Bereich des sich bildenden Brennstoff-Zündortes ohne Verwendung eines weiteren zusätzlichen flüssigen, gasförmigen oder festen Brennstoffs, außer des initial zu pyrolysierenden und zu zündenden Brennstoffs, erzeugt/erzeugen und/oder bereitstellt/bereitstellen. Finally, the burner is also characterized in another embodiment of the invention by the fact that the electrical heating and / or ignition and / or the further electrical heating and / or ignition device, especially when starting the burner, within the burner for the emergence and the amount of heat energy required in the initial pyrolysis and ignition process in the region of the fuel-ignition location that is being formed without the use of another additional liquid, gaseous or solid fuel, except for the fuel which is initially to be pyrolyzed and ignited, producing / producing and / or providing / providing.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn der Stabilisierungsring mit Zahnkranz zumindest Teil einer Zünd- und/oder Wärmequelle ist, was die Erfindung in Ausgestaltung des Brenners schließlich auch vorsieht. It is furthermore advantageous if the stabilizing ring with ring gear is at least part of an ignition and / or heat source, which the invention finally also envisages in the design of the burner.
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die beim Anfahren des Brenners innerhalb des Brenners für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge ohne Verwendung eines weiteren zusätzlichen flüssigen, gasförmigen oder festen Brennstoffs, außer des initial zu pyrolysierenden und zu zündenden Brennstoffs, erzeugt wird. Hierbei ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, dass die innerhalb des Brenners für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge an einer mit einer für den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung ausreichenden Verweilzeit mit dem strömenden Brennstoff in Kontakt oder in Wirkverbindung stehenden brennerinnenseitigen Oberfläche des Brenners in den Brennstoff eingetragen wird und/oder an einerIn an advantageous embodiment of the method according to the invention, it is provided that the amount of heat energy required during startup of the burner within the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition without the use of another additional liquid, gaseous or solid fuel, except for the initial to pyrolyzing and igniting fuel is generated. It is advantageous in a further embodiment of the invention that the heat energy required within the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition at one with a sufficient for the expiration of the initial pyrolysis and ignition residence time with the flowing fuel in contact or in Actively connected burner inside surface of the burner is registered in the fuel and / or at a
Kontaktoberfläche der Heiz- und/oder Zündeinrichtung brennerinnenseitig in den Brennstoff eingetragen wird, die mit einer für den Eintrag der benötigten Wärmeenergiemenge in den Brennstoff zur Erzeugung der initialen Pyrolyse und Zündung ausreichenden Verweilzeit brennerinnenseitig mit dem Brennstoff in Kontakt oder in Wirkverbindung steht, wobei die Oberfläche und/oder die Kontaktoberfläche von der Brennstoffdüse und/oder dem Stabilisierungsring mit Zahnkranz gebildet wird/werden oder diese umfasst/umfassen. Die Brennstoffdüse und/oder der Stabilisierungsring lassen sich insbesondere dadurch in vorteilhafter Weise als elektrisch betriebene Heiz- und/oder Zündeinrichtung ausbilden, dass die Brennstoffdüse und/oder der Stabilisierungsring einen von elektrischem Strom durchfließbaren Heizdraht oder einen induktiv beheizten Bereich aufweist/aufweisen, mittels welchem jeweils die innerhalb des Brenners für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge erzeugt und bereitgestellt wird, was die Erfindung ebenfalls vorsieht. Contact surface of the heating and / or ignition inside the burner is registered in the fuel, with sufficient for the entry of the required amount of heat energy into the fuel to produce the initial pyrolysis and ignition residence time inside the burner with the fuel Contact or is in operative connection, wherein the surface and / or the contact surface is / are formed by the fuel nozzle and / or the ring gear stabilizer ring. The fuel nozzle and / or the stabilizing ring can be formed in particular advantageously as an electrically operated heating and / or ignition device, that the fuel nozzle and / or the stabilizing ring has / has a heated by heating electric wire or an inductively heated area, by means of which in each case the amount of heat energy required within the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition is generated and provided, which the invention also provides.
Als elektrisch betriebene Heiz- und/oder Zündeinrichtung kann aber auch ein Plasmabrenner oder eine einen Lichtbogen erzeugende Vorrichtung Verwendung finden, so dass es auch möglich ist, dass die innerhalb des Brenners für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge mittels eines elektrischen Lichtbogens, insbesondere mittels eines Plasmabrenners, erzeugt und bereitgestellt wird, der insbesondere auf die brennerinnenseitige Oberfläche und/oder die Kontaktoberfläche gerichtet ist und an diese und/oder den geförderten Brennstoff die benötigte Wärmeenergiemenge überträgt. As an electrically operated heating and / or ignition but can also be a plasma torch or an arc-generating device use, so that it is also possible that the heat energy required within the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition by means of a electric arc, in particular by means of a plasma torch, is generated and provided, which is directed in particular to the burner inner side surface and / or the contact surface and transmits the required amount of thermal energy to these and / or the subsidized fuel.
Eine weitere Möglichkeit der Erzeugung der zur Auslösung der initialen Pyrolyse oder des initialen Pyrolyseprozesses notwendigen Wärmeenergie besteht darin, heiße Luft in den Bereich des Zündortes oder den Ort des Pyrolyseprozesses zu bringen, wobei dann die innerhalb des Brenners für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge mittels eines mit einer elektrischen Heizvorrichtung ausgestatteten Heißluftförderrohres erzeugt und bereitgestellt wird, das mit seinem brennerinnenseitigenAnother possibility of generating the heat energy necessary to trigger the initial pyrolysis or the initial pyrolysis process is to bring hot air into the region of the ignition or the location of the pyrolysis process, in which case within the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition required amount of heat energy is generated and provided by means of a equipped with an electric heater hot air conveying pipe, which with its burner inside
Mündungsbereich insbesondere auf die brennerinnenseitige Oberfläche und/oder die Kontaktoberfläche gerichtet ist und an diese und/oder den geförderten Brennstoff die benötigte Wärmeenergiemenge überträgt. Insbesondere in diesem Fall, aber auch in allen anderen Fällen, eignet sich für den für den Ablauf des Pyrolyseprozesses und die Zündung des Brennstoffes notwendigen Energieeintrag insbesondere die Brennermündung mit ihren daran/darin vorgesehenen brennerseitigen Einbauten so, dass die für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge über eine brennerinnenseitige Oberfläche und/oder Kontaktoberfläche in den Brennstoff eingetragen wird, die von der Brennstoffdüse und/oder dem Stabilisierungsring mit Zahnkranz gebildet wird oder diese umfasst. Es ist es aber auch möglich, dass die für den Wärmeeintrag in den Brennstoff bereitzustellende Fläche nicht unmittelbarer Bestandteil der Heiz- und/oder Zündeinrichtung ist, sondern von einer damit in wärmeleitender oder wärmeübertragender Wirkverbindung stehenden Brennereinrichtung bereitgestellt wird, so dass die brennerinnenseitige Oberfläche und/oder Kontaktoberfläche von einem mit der Heiz- und/oder Zündeinrichtung, insbesondere der Brennstoffdüse und/oder dem Stabilisierungsring mit Zahnkranz, in wärmeleitender und/oder wärmeübertragender Wirkverbindung stehenden brennermündungsseitigen Innenoberflächenbereich des Brennstoffrohrs ausgebildet wird. Um die Zündung des Brennstoffes sicherzustellen und die notwendige initiale Pyrolyse durchzuführen, hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die für diese Prozesse notwendige Wärmeenergie im Bereich des Zündortes des Brennstoffes erzeugt und dann einerseits über eine Wirkoberfläche oder Kontaktoberfläche in diesem Bereich in den Brennstoff eingetragen, aber andererseits über Wärmeleitung und/oder Wärmestrahlung auch in andereMouth area is directed in particular to the burner inner side surface and / or the contact surface and transmits the required amount of heat energy to these and / or the subsidized fuel. In particular, in this case, but also in all other cases, is suitable for the necessary for the expiration of the pyrolysis process and the ignition of the energy input, in particular the burner mouth with her / it provided therein burner-internals so that the for the emergence and the course of the Initial heat pyrolysis and ignition required amount of heat energy is entered via a burner inner surface and / or contact surface in the fuel, which is formed by the fuel nozzle and / or the stabilizing ring with ring gear or includes. However, it is also possible that the surface to be provided for the heat input into the fuel is not an immediate component of the heating and / or ignition device, but is provided by a burner device which is thus in heat-conducting or heat-transmitting operative connection, so that the surface inside the burner inner surface and / or or contact surface of a standing with the heating and / or ignition, in particular the fuel nozzle and / or the stabilizing ring with sprocket, in heat-conducting and / or heat-transmitting operative connection burner mouth side inner surface area of the fuel tube is formed. In order to ensure the ignition of the fuel and to carry out the necessary initial pyrolysis, it has proved to be particularly useful if the heat energy required for these processes generated in the region of the ignition of the fuel and then entered on the one hand via an active surface or contact surface in this area in the fuel but on the other hand via heat conduction and / or thermal radiation in others
Bereiche und zu anderen Wirkoberflächen und Kontaktoberflächen des Brenners, insbesondere brennerinnenseitigen Innenoberflächenbereichen des Brennstoffrohres, geleitet wird. Es ist daher weiterhin vorteilhaft, wenn die, insbesondere beim Anfahren des Brenners, innerhalb des Brenners für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigteAreas and other active surfaces and contact surfaces of the burner, in particular burner inner side surface areas of the fuel pipe, is passed. It is therefore also advantageous if, especially when starting the burner, within the burner needed for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition
Wärmeenergiemenge mittels der Heiz- und/oder Zündeinrichtung im Bereich des sich bildenden Zündortes erzeugt und/oder bereitgestellt wird. Für die Durchführung des Pyrolyseprozesses und die Zündung des Brennstoffes ausreichend hohe Temperaturen liegen brennstoffabhängig im Bereich von > 200 °C, insbesondere > 450 °C und vorzugsweise im Bereich zwischen 600 °C und 700 °C. Die Erfindung sieht daher in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass die brennennnenseitige Oberfläche und/oder die Kontaktoberfläche und/oder den Stabilisierungsring mit Zahnkranz und/oder ein brennermündungsseitiger Innenoberflächenbereich des Brennstoffrohrs mittels der Heiz- und/oder Zündeinrichtung auf eine Temperatur von > 200 °C, insbesondere von > 450 °C, vorzugsweise von zwischen 600 °C - 700 °C, erwärmt wird. Damit kann in für die Durchführung der Pyrolyse und die Zündung des Brennstoffs ausreichender Weise Wärmenergie auf den Brennstoff übertragen werden. Die Zündtemperatur von festen Brennstoffen nimmt mit steigendem Inkohlungsgrad, also mit geringerem Anteil an flüchtigen Bestandteilen, zu. Der partikelförmige, insbesondere staubförmige, Brennstoff kann im Brenner, insbesondere im Brennstoffrohr oder Brennstoffförderrohr, mit einer Konzentration zwischen 0,1 und 10 kg (Brennstoff)/(Traggas) und/oder einer Fördergeschwindigkeit zwischen 5 und 30 m/s im Brenner gefördert werden. Die Erfindung sieht in Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens daher schließlich auch vor, dass der partikelförmige, insbesondere staubförmige, Brennstoff im Brenner mit einer Konzentration zwischen 0,1 und 10 kg (Brennstoff)/kg (Traggas) und/oder einer Fördergeschwindigkeit zwischen 5 und 30 m/s an der brennerinnenseitigen Oberfläche und/oder der Kontaktoberfläche und/oder den Stabilisierungsring mit Zahnkranz und/oder dem brennermündungsseitigen Innenoberflächenbereich des Brennstoffrohrs entlanggeführt wird. Thermal energy is generated and / or provided by means of the heating and / or ignition device in the region of the forming Zündortes. For carrying out the pyrolysis process and the ignition of the fuel sufficiently high temperatures are fuel-dependent in the range of> 200 ° C, in particular> 450 ° C and preferably in the range between 600 ° C and 700 ° C. The invention therefore provides, in a further embodiment of the method, that the surface on the burner surface and / or the contact surface and / or the stabilizing ring with ring gear and / or a burner mouth side inner surface area of the fuel tube by means of the heating and / or ignition device to a temperature of> 200 ° C, in particular of> 450 ° C, preferably of between 600 ° C - 700 ° C, is heated. Thus, in sufficient to carry out the pyrolysis and the ignition of the fuel heat energy can be transferred to the fuel. The ignition temperature of solid fuels increases with increasing degree of coalification, ie with a lower percentage of volatile constituents. The particulate, in particular pulverulent, fuel can be conveyed in the burner, in particular in the fuel pipe or fuel delivery pipe, with a concentration between 0.1 and 10 kg (fuel) / (carrier gas) and / or a conveying speed between 5 and 30 m / s in the burner , Finally, in an embodiment of the method according to the invention, the invention finally also provides that the particulate, in particular dust-like, fuel in the burner with a concentration between 0.1 and 10 kg (fuel) / kg (carrier gas) and / or a conveying speed between 5 and 30 m / s is guided along the burner inner side surface and / or the contact surface and / or the stabilizing ring with sprocket and / or the burner mouth side inner surface region of the fuel tube.
Der Brenner, insbesondere Kohlenstaubbrenner, ist vorzugsweise als für ein indirektes Feuerungssystem geeignetes Bauteil ausgebildet, wobei das den Brennstoff fördernde Gas eine höhere Staubbeladung von > 0,4 kg (Brennstoff) / kg (Gas) aufweist. The burner, in particular pulverized coal burner, is preferably designed as a component suitable for an indirect firing system, wherein the fuel-conveying gas has a higher dust load of> 0.4 kg (fuel) / kg (gas).
Insgesamt zielt die Erfindung also darauf ab, die Zündung fester, partikelförmiger, insbesondere staubförmiger Brennstoffe auf der Basis von Braunkohle, Steinkohle, Biomasse oder anderen Stoffen in dafür geeigneten Brennereinrichtungen, d.h. insbesondere Brennern oder Kohlenstaubbrennern, ohne die Verwendung eines zusätzlichen, gasförmigen oder flüssigen Brennstoffs durchzuführen. Hierdurch lässt sich die für die Feuerung von gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen oder Hilfsbrennstoffen ansonsten erforderliche Infrastruktur vollständig einsparen. Insbesondere eignet sich die Erfindung für die Anwendung bei indirekten Feuerungssystemen. Auch lassen sich bestehende Kraftwerke damit nachrüsten. Die Erfindung betrifft also eine Brennereinrichtung oder einen Brenner, insbesondere Kohlenstaubbrenner, sowie ein Verfahren für festen, partikelförmigen, insbesondere staubförmigen, Brennstoff, mit der/dem Kohlenstaub oder Biomasse oder Mischungen daraus ohne Zuhilfenahme weiterer gasförmiger oder flüssiger Brennstoffe ausschließlich mit elektrischer Energiezufuhr gezündet werden können. Die Brennereinrichtung oder der Brenner oder Kohlenstaubbrenner weist zu diesem Zweck insbesondere die nachstehend aufgeführten besonderen Merkmale oder Kombinationen auf, welche anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung nachstehend erläutert werden. Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert. On the whole, the invention therefore aims at the ignition of solid, particulate, in particular pulverulent fuels based on lignite, Hard coal, biomass or other materials in suitable burner devices, ie in particular burners or pulverized coal burners, without the use of an additional, gaseous or liquid fuel to perform. As a result, the otherwise required infrastructure for the firing of gaseous or liquid fuels or auxiliary fuels can be completely saved. In particular, the invention is suitable for use in indirect combustion systems. Also, existing power plants can be retrofitted with it. Thus, the invention relates to a burner device or a burner, in particular pulverized coal burner, and a method for solid, particulate, especially dusty, fuel with the coal dust or biomass or mixtures thereof without the aid of other gaseous or liquid fuels can be ignited exclusively with electrical energy , For this purpose, the burner device or the burner or pulverized coal burner has in particular the special features or combinations listed below, which are explained below on the basis of the drawing showing an exemplary embodiment. The invention is explained in more detail below by way of example with reference to a drawing.
Die eine einzige Figur umfassende Zeichnung zeigt in schematischer Schnittdarstellung einen Querschnitt eines in der Ausmauerung oder einer Rohrwandausbiegung eines Dampferzeugers eines thermischen Großkraftwerks eingebauten Kohlenstaubbrenners 12. Dieser Kohlenstaubbrenner 12 umfasst ein Brennstoffrohr 1 , das die Förderung und die Konzentration eines darin geförderten staubförmigen, kohlenstoffhaltigen Brennstoffes bis in den Mündungsbereich 13 des Kohlenstaubbrenners 12 ermöglicht, wo eine Brennstoffdüse 2 ausgebildet ist, die aufgrund ihrer geometrischen Gestaltung den in demThe drawing, which is a single figure, shows in a schematic sectional view a cross-section of a pulverized coal burner 12 installed in the lining or pipe wall bend of a steam generator of a large thermal power station. This pulverized coal burner 12 comprises a fuel pipe 1 which controls the delivery and concentration of a dusty, carbonaceous fuel conveyed therein in the mouth region 13 of the pulverized coal burner 12 allows where a fuel nozzle 2 is formed, which due to their geometric configuration in the
Brennstoffförderquerschnitt 8 geförderten Brennstoffstrom oder Brennstoffstaubstrom mittels eines üblichen zahnförmigen Stabilisierungsringes 9 vollständig erfasst, verzögert und ablenkt. Hierdurch wird eine ausreichende Verweilzeit des Brennstoffes in ausreichender Konzentration im Mündungsbereich 13 des Kohlenstaubbrenners 12 erzielt, die die Zeit für den Ablauf des erforderlichen Pyrolyseprozesses im Brennstoffförderstrom und dessen Zündung bereitstellt. Im Mündungsbereich 13 weist die Brennstoffdüse 2 mehrere, aus einem Heizdraht 20 oder Widerstandsdraht gebildete Wicklungen auf, die eine (erste) Heiz- und/oder Zündeinrichtung 14' ausbilden. Die Wicklungen des Heizdrahtes 20 erstrecken sich durch den Stabilisierungsring 9 und dessen Zahnkranz 15 sowie daran angrenzende brennerinnenseitige Oberflächenbereiche 16, 17, 18 und 19 der Brennstoffdüse 2 und des Brennstoffrohres 1 . Mittels des Heizdrahtes 20 und damit mittels der (ersten) Heiz- und/oder Zündeinrichtung 14', die eine (erste) Zünd- und/oder Wärmequelle 3' ausbildet, wird ein für die Auslösung des initialen Pyrolyseprozesses und die Zündung des geförderten Brennstoffes ausreichend hoher Wärmetransfer und Wärmeeintrag zunächst in diese Bauteile und Konstruktionselemente des Brenners 12 eingeleitet und eingetragen, welche dann ihrerseits wiederum den für die Auslösung des initialen Pyrolyseprozesses und die Zündung des Brennstoffes notwendigen Wärmetransfer und Wärmeeintrag in den daran vorbeigeförderten Brennstoffstrom eintragen. Ebenso ist hier eine als Zündlanze ausgebildete weitere Heiz- und/oder Zündeinrichtung 14, die eine weitere Zünd- und/oder Wärmequelle 3 ausbildet und einen für die Auslösung des initialen Pyrolyseprozesses ausreichend hohen Wärmetransfer und Wärmeeintrag in den geförderten Brennstoffstrom ermöglicht, mit ihrer Spitze im Bereich des sich bildenden Zündortes des geförderten Brennstoffes angeordnet. Der für die Zündung und Verbrennung oder Oxidation des Brennstoffes notwendige Sauerstoff wird insbesondere durch das zentrale Rohr 10 oder Kernluftrohr 7 im Bereich des Zündortes zugeführt. Ergänzend und alternativ kann auch durch das den Brennstoff im Brennstoffrohr 1 förderndeFuel delivery cross section 8 funded fuel flow or fuel dust flow completely detected by means of a conventional tooth-shaped stabilizing ring 9, decelerates and deflects. As a result, a sufficient residence time of the fuel in a sufficient concentration in the mouth region 13 of the pulverized coal burner 12, which provides the time for the expiration of the required pyrolysis process in the fuel delivery stream and its ignition. In the mouth region 13, the fuel nozzle 2 has a plurality of windings formed from a heating wire 20 or resistance wire, which form a (first) heating and / or ignition device 14 '. The windings of the heating wire 20 extend through the stabilizing ring 9 and its sprocket 15 and adjacent thereto burner inner side surface portions 16, 17, 18 and 19 of the fuel nozzle 2 and the fuel tube. 1 By means of the heating wire 20 and thus by means of the (first) heating and / or ignition device 14 ', which forms a (first) ignition and / or heat source 3', sufficient for the initiation of the initial pyrolysis process and the ignition of the fuel delivered high heat transfer and heat input initially introduced and registered in these components and structural elements of the burner 12, which then in turn enter the necessary for the initiation of the initial pyrolysis and the ignition of the fuel heat transfer and heat input in the fuel flow past it. Similarly, here is designed as an ignition lance further heating and / or ignition device 14, which forms a further ignition and / or heat source 3 and allows for triggering the initial pyrolysis sufficiently high heat transfer and heat input into the funded fuel flow, with their peak in Area of the forming Zündortes the subsidized fuel arranged. The necessary for the ignition and combustion or oxidation of the fuel oxygen is supplied in particular through the central tube 10 or core air tube 7 in the region of the ignition. Additionally and alternatively, by the fuel in the fuel tube 1 promotional
Traggas, beispielsweise eine sauerstoffhaltiges Gas (in der Regel atmosphärische Luft) oder ein CO2-haltiges Rezirkulationsgas, der zur Verbrennung notwendige Sauerstoff dem Bereich des Zündortes zugeführt werden. Der Bereich des Zündortes befindet sich im Bereich des Zahnkranzes 15 des Stabilisierungsringes 9. Diesem Bereich des Zündortes wird über das Traggas oder das sauerstoffhaltige Gas oder das Rezirkulationsgas der zur Zündung oder zur sofortigen Oxidation der aus den Staubpartikeln des Brennstoffes freigesetzten Pyrolyseprodukte notwendige Sauerstoff zur Verfügung gestellt. Die hier im Bereich des Zündortes mittels der (ersten) Heiz- und/oder Zündeinrichtungen erzeugte Wärmemenge wird unmittelbar oder zumindest teilweise mittels Wärmeleitung und/oder Wärmeübertragung beispielsweise im Wege von Strahlungswärme in die Brennstoffdüse 2 und den Stabilisierungsring 9 mit Zahnkranz 15 eingetragen und von diesem über Wärmeleitung in angrenzende Innenoberflächenbereiche 16, 17, 18, 19 des Brennstoffförderrohres 1 und/oder der Brennstoffdüse 2 geleitet, so dass über eine entsprechende Strecke, entlang welcher der Brennstoff teilweise in Kontakt mit den Innenoberflächenbereichen 16, 17, 18 19 tritt und zur Brennermündung 3 strömt, der für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung im Bereich des Zündungsortes erforderliche Wärmeeintrag in dem Brennstoff zur Verfügung gestellt wird. Ferner ist es möglich, dass der für die Zündung des Brennstoffes und die initiale Pyrolyse notwendige Wärmeeintrag ausschließlich mittels der ersten Heiz- und/oder Zündeinrichtung 14' zur Verfügung gestellt wird. Hierbei ist es aber auch möglich, dass gleichzeitig auch mittels der weiteren Heiz- und/oder Zündeinrichtung 14 Wärmeenergie in den Brennstoff eingetragen. Carrying gas, for example, an oxygen-containing gas (usually atmospheric air) or a CO2-containing recirculation gas, the oxygen necessary for combustion are supplied to the region of the ignition. The region of the ignition location is in the region of the toothed rim 15 of the stabilizing ring 9. This region of the ignition location is made available via the carrier gas or the oxygen-containing gas or the recirculation gas, the oxygen required for ignition or for immediate oxidation of the pyrolysis products released from the dust particles of the fuel , The here in the field of ignition by means of the (first) heating and / or ignition devices amount of heat generated is introduced directly or at least partially by means of heat conduction and / or heat transfer, for example by means of radiant heat in the fuel nozzle 2 and the stabilizing ring 9 with ring gear 15 and from this via heat conduction into adjacent inner surface areas 16, 17, 18, 19 of the fuel delivery pipe 1 and / or the fuel nozzle 2, so that over a corresponding distance, along which the fuel partially in contact with the inner surface regions 16, 17, 18 19 occurs 19 and flows to the burner orifice 3, for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition in the area the ignition location required heat input is provided in the fuel. Furthermore, it is possible for the heat input necessary for the ignition of the fuel and the initial pyrolysis to be made available exclusively by means of the first heating and / or ignition device 14 '. In this case, however, it is also possible for heat energy to be simultaneously introduced into the fuel by means of the further heating and / or ignition device 14.
Die erste Zünd- und/oder Wärmequellen 3' und die weitere Zünd- und/oder Wärmequelle 3 stellen - zumindest insgesamt, gegebenenfalls aber auch jede einzeln - die für die Pyrolyse, d.h. den ablaufenden initialen Pyrolyseprozess, und die Zündung des partikelförmigen, insbesondere staubförmigen Brennstoffes notwendige Wärme- und Zündenergie ausschließlich durch die Nutzung elektrischer Energie als elektrisch beheizte Zünd- und/oder Wärmequelle 3, 3' oder Heiz- und/oder Zündeinrichtung 14, 14' ohne Verwendung weiterer zusätzlicher flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe bereit. The first ignition and / or heat sources 3 'and the further ignition and / or heat source 3 provide - at least in total, but possibly also individually - for the pyrolysis, i. the expiring initial pyrolysis, and the ignition of the particulate, especially dusty fuel necessary heat and ignition energy exclusively by the use of electrical energy as electrically heated ignition and / or heat source 3, 3 'or heating and / or igniter 14, 14' without Use of additional additional liquid or gaseous fuels ready.
Nach erstmaliger Zündung des staubförmigen Brennstoffes und Ausbildung einer stabilen Flamme ist der initiale Pyrolyseprozess, d.h. die Entstehung und Durchführung der initialen Pyrolyse, und die initiale Zündung abgeschlossen und wird/werden die elektrisch betriebene Heiz- und/oder Zündeinrichtung(en) 14, 14' abgestellt. Die weitere Verbrennung des geförderten Brennstoffes unter kontinuierlichem Ablauf und kontinuierlicher Ausbildung des Pyrolyseprozesses mit abschließender Zündung der Pyrolyseprodukte erfolgt dann in üblicher Weise durch den von der Brennerflamme erzeugten Wärmeenergieeintrag in den in dem Kohlenstaubbrenner geförderten Brennstoff. Die für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergie wird im Bereich der Brennstoffdüse 2 und/oder des Stabilisierungsringes 9 sowie dem brennermündungsseitigen Innenoberflächenbereich 16 des Brennstoffrohres 1 in den mit ausreichender Verweilzeit daran entlang strömenden Brennstoff eingetragen. Diese genannten Flächen oder Flächenbereiche bilden die brennerinnenseitige Oberfläche 16, 17, 18, 19 aus, entlang welcher die im Kohlenstaubbrenner 12 für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge an einer mit einer für den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung ausreichenden Verweilzeit mit dem strömenden Brennstoff in Kontakt oder in Wirkverbindung stehenden brennennnenseitigen Oberfläche 16, 17, 18, 19 in den Brennstoff eingetragen wird. Diese brennerinnenseitige Oberfläche 16, 17, 18, 19 ist ganz oder teilweise Bestandteil einer Kontaktoberfläche der (ersten) Heiz- und/oder Zündeinrichtung 14', da die Brennstoffdüse 2 mit dem daran angeordneten Stabilisierungsring 9 mit Zahnkranz 15 und/oder die brennerinnenseitige Oberfläche 16, 17, 18, 19 mit Hilfe des elektrischen Heizdrahtes 20 oder mittels einer induktiven Erwärmung als (erste) Heiz- und/oder Zündeinrichtung 14' ausgebildet ist/sind und die erste beheizte elektrische Zünd- und/oder Wärmequelle 3' ausbilden. After initial ignition of the dust-like fuel and formation of a stable flame, the initial pyrolysis process, ie the formation and execution of the initial pyrolysis, and the initial ignition is completed and / will electrically operated heating and / or ignition device (s) 14, 14 ' switched off. The further combustion of the delivered fuel under continuous flow and continuous formation of the pyrolysis process with the final ignition of the pyrolysis products is then carried out in the usual way by the heat energy input generated by the burner flame in the fuel conveyed in the pulverized coal burner. The heat energy required for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition is introduced in the region of the fuel nozzle 2 and / or the stabilizing ring 9 and the burner mouth side inner surface region 16 of the fuel tube 1 into the fuel flowing along it with sufficient residence time. These surfaces or surface areas form the burner inner side surface 16, 17, 18, 19, along which the amount of heat energy required in the pulverized coal burner 12 for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition at one with a sufficient for the expiration of the initial pyrolysis and ignition Residence time with the flowing fuel in contact or operatively connected brennnnenseitigen surface 16, 17, 18, 19 is introduced into the fuel. This burner inner side surface 16, 17, 18, 19 is wholly or partially part of a contact surface of the (first) heating and / or ignition device 14 ', since the fuel nozzle 2 with the stabilizing ring 9 arranged thereon with ring gear 15 and / or the burner inner surface 16 , 17, 18, 19 by means of the electric heating wire 20 or by means of inductive heating as (first) heating and / or ignition device 14 'is / are formed and the first heated electrical ignition and / or heat source 3' form.
Es ist aber auch möglich, die in der Figur dargestellte Heiz- und/oder weitere Zündeinrichtung 14 als eine einen elektrischen Lichtbogen erzeugende Einrichtung, insbesondere einen Plasmabrenner, auszubilden, die/der auf die brennerinnenseitige Oberfläche und/oder die Kontaktoberfläche und/oder den daran vorbeiströmenden Brennstoff gerichtet ist und an diese oder diesen die benötigte Wärmeenergiemenge überträgt. In nicht dargestellter Weise kann die weitere Heiz- und/oder Zündeinrichtung 14 auch von einem Heißluftförderrohr gebildet sein, das zur Erzeugung der benötigten Wärmeenergiemenge mit einer elektrischen Heizvorrichtung ausgestattet ist und das mit seinem brennennnenseitigen Mündungsbereich auf die brennerinnenseitige Oberfläche und/oder die Kontaktoberfläche und/oder den daran vorbeiströmenden Brennstoff gerichtet ist und an diese oder diesen die benötigte Wärmeenergiemenge überträgt. But it is also possible, the heating and / or further ignition device 14 shown in the figure as an electric arc generating device, in particular a plasma torch form, the / on the burner inner side surface and / or the contact surface and / or the thereto is directed past fuel and transfers to this or these the required amount of heat energy. In a manner not shown, the further heating and / or ignition device 14 may also be formed by a hot air conveyor tube, which is equipped to generate the required amount of heat energy with an electric heater and with its burning-side mouth area on the burner inner side surface and / or the contact surface and / or the fuel flowing past it directed and transmits to this or this the amount of heat energy required.
Die Brennstoffdüse 2 umfasst einen als gezahnter Stabilisierungsring 9, der am mündungsseitigen Ende des Brennstoffrohres 1 ausgebildet und angeordnet ist und dessen Mündungsende 13 ausbildet. Dabei ist die Brennstoffdüse 2 und insbesondere der gezahnte Stabilisierungsring 9 weiterhin mit oder in einem - gewünschten, bestimmten und ggf. bestimmbaren - Abstand vor der Mündungsöffnung des konzentrisch Brennstoffrohr 1 innerhalb desselben und im Zentrum des Brenners angeordneten Kernluftrohr 7 angeordnet und ausgebildet. The fuel nozzle 2 comprises a toothed stabilizing ring 9, which is formed and arranged at the mouth-side end of the fuel pipe 1 and forms its mouth end 13. In this case, the fuel nozzle 2 and in particular the toothed stabilizing ring 9 is further arranged with or in a - desired, certain and possibly determinable - distance before the mouth of the concentric fuel tube 1 within the same and arranged in the center of the burner core air tube 7 and formed.
Die Brennstoffdüse 2 und/oder die brennerinnenseitigen Oberflächenbereiche 16,The fuel nozzle 2 and / or the burner inner surface areas 16,
17, 18, 19 werden ganz oder teilweise zumindest im Wesentlichen, vorzugsweise ausschließlich, elektrisch auf eine Temperatur von mindestens 200 °C, in Abhängigkeit von der Brennstoffbeschaffenheit auf eine Temperatur von vorzugsweise > 400 °C, erhitzt. An der Brennstoffdüse 2 entsteht aufgrund der, vorzugsweise vollständigen Erfassung, Verzögerung und Ablenkung des Brennstoff-Staubstromes in axialer und radialer Strömungsrichtung eine für die Pyrolyse der Staubpartikel des Brennstoffstromes ausreichende Verweilzeit und werden die vorzugsweise vollständig erfassten und verzögerten Staubpartikel derart erwärmt, dass sie entgasen und zündfähige Pyrolyseprodukte freisetzen, wobei dieser Pyrolyseprozess vor der erstmaligen Zündung des Brennstoffes und damit des Brenners 12 ausschließlich mittels der Wärmeenergie in Gang gesetzt und aufrecht erhalten wird, die von der elektrisch beheizten Brennstoffdüse 2 und/oder der elektrisch beheizten brennerinnenseitigen Oberfläche 16, 17, 18, 19 und/oder den elektrisch beheizten Zünd- und/oder Wärmequellen 3, 3', insbesondere dem Stabilisierungsring 9 mit Zahnkranz 15, bereitgestellt wird. 17, 18, 19 are wholly or partially at least substantially, preferably exclusively, electrically heated to a temperature of at least 200 ° C, depending on the nature of the fuel to a temperature of preferably> 400 ° C. Due to the, preferably complete detection, deceleration and deflection of the fuel dust stream in the axial and radial flow direction, sufficient dwell time for the pyrolysis of the dust particles of the fuel stream is produced at the fuel nozzle 2, and the preferably completely detected and delayed dust particles are heated in such a way that they degas and releasing flammable pyrolysis products, wherein this pyrolysis process is initiated and maintained prior to the initial ignition of the fuel and thus of the burner 12 exclusively by means of heat energy from the electrically heated fuel nozzle 2 and / or the electrically heated burner inner surface 16, 17, 18th , 19 and / or the electrically heated ignition and / or heat sources 3, 3 ', in particular the stabilizing ring 9 with ring gear 15, is provided.
Vorzugsweise unterstützt die weitere Zünd- und/oder Wärmequelle 3 die Pyrolyse und (ent-)zündet frei gewordene Pyrolyseprodukte, und dies ggf. zusätzlich, wenn beispielsweise die elektrisch beheizten brennerinnenseitigen Oberflächen 16, 17,The further ignition and / or heat source 3 preferably supports the pyrolysis and (de) ignites pyrolysis products which have become free, and if appropriate in addition, if, for example, the electrically heated burner interior surfaces 16, 17,
18, 19 der Brennstoffdüse 2 oder der Stabilisierungsring 9 auf andere Weise elektrisch beheizt wird, beispielsweise induktiv oder mittels eines in die Brennstoffdüse 2 eingelassenen Heizdrahtes 20. In nicht näher dargestellter Ausgestaltung der Erfindung kann hierbei vorgesehen sein, dass als weitere Wärmequelle 3 eine Plasmaflamme verwendet wird, die mit Hilfe elektrischer Energie ohne einen zusätzlichen Brennstoff erzeugt werden kann. Die Plasmaflamme wird dabei mit Hilfe einer geeigneten Lanze in unmittelbarer Nähe der Brennstoffdüse 2 und/oder des Stabilisierungsrings 9 ausgebildet, wodurch der Brennstaub/Brennstoffstaub so stark aufgeheizt wird, dass der Pyrolyseprozess unverzögert erfolgt und die Oxidation zeitnah stattfinden kann. Auch diese Zünd- und/oder Wärmequelle 3 in Form einer Plasmaflamme kann zusätzlich vorgesehen sein, wenn die Brennstoffdüse 2 und/oder die brennerinnenseitige Oberfläche 16, 17, 18, 19 auf andere Weise ganz oder teilweise elektrisch beheizt wird, beispielsweise induktiv oder mittels eines in der Brennstoffdüse 2 und/oder in die brennerinnenseitige Oberfläche 16, 17, 18, 19 eingelassenen Heizdrahtes 20. Hierbei wird dann durch die Ausbildung der Plasmaflamme mit Hilfe der geeigneten Lanze in unmittelbarer Nähe der Brennstoffdüse 2 der Brennstaub/Brennstoffstaub zusätzlich stark aufgeheizt, so dass der Pyrolyseprozess unterstützt wird und die Oxidation der an der elektrisch beheizten Brennstoffdüse 2 oder der brennerinnenseitigen Oberfläche 16, 17, 18, 19 oder den Zünd- und/oder Wärmequellen 3, 3' aus den Brennstoff- Staubpartikeln freigesetzten Pyrolyseprodukte zeitnah stattfinden kann. 18, 19 of the fuel nozzle 2 or the stabilizing ring 9 is electrically heated in another way, for example, inductively or by means of a sunk in the fuel nozzle 2 heating wire 20th In a non-illustrated embodiment of the invention can be provided here that is used as a further heat source 3, a plasma flame, which can be generated by means of electrical energy without an additional fuel. The plasma flame is thereby formed with the aid of a suitable lance in the immediate vicinity of the fuel nozzle 2 and / or the stabilizing ring 9, whereby the fuel dust / fuel dust is heated so much that the pyrolysis process is instantaneous and the oxidation can take place in a timely manner. This ignition and / or heat source 3 in the form of a plasma flame can additionally be provided if the fuel nozzle 2 and / or the burner inner side surface 16, 17, 18, 19 in other ways completely or partially electrically heated, for example, inductively or by means of a In this case, the fuel dust / fuel dust is additionally strongly heated by the formation of the plasma flame with the aid of the suitable lance in the immediate vicinity of the fuel nozzle 2, in the fuel nozzle 2 and / or in the burner inner side surface 16, 17, 18, 19 the pyrolysis process is supported and the oxidation of the pyrolysis products released from the fuel dust particles at the electrically heated fuel nozzle 2 or the burner inner side surface 16, 17, 18, 19 or the ignition and / or heat sources 3, 3 'can take place in a timely manner.
Weiterhin weist das Brennstoffrohr 1 eine Vorrichtung 4 auf, mit der vorübergehend eine Anfahr-Staubsträhne ausgebildet werden kann, wobei diese zur Erhöhung der Wärmefreisetzung gezielt in die Zünd- und/oder Wärmequellen 3 und/oder 3' gelenkt wird, um anschließend nach erfolgter Zündung wieder aufgelöst zu werden, ohne dabei die vorstehend angegebenen Zündbedingungen zu verschlechtern. Die Vorrichtung 4 kann als Schiene ausgeführt sein, die den Brennstoffstaub mit Hilfe eine Drallerzeugers 5 an einer bestimmten Umfangsposition staut und in axiale Richtung umlenkt. Furthermore, the fuel tube 1, a device 4, with the temporary startup dust lock can be formed, which is specifically directed to increase the heat release in the ignition and / or heat sources 3 and / or 3 ', and then after ignition to be dissolved again without worsening the above-mentioned ignition conditions. The device 4 may be designed as a rail, which stacks the fuel dust with the help of a swirl generator 5 at a certain circumferential position and deflects in the axial direction.
Grundsätzlich ist es möglich, dass zur ausschließlichen oder zusätzlichen Bereitstellung einer ausreichenden Zündtemperatur und zur Sicherstellung einer ausreichenden Pyrolyse oder zur Unterstützung der Pyrolyse ein elektrisch beheizter Heizdraht 20 oder eine andere Form der elektrischen Beheizung, beispielsweise induktive Erwärmung, als Zünd- und/oder Wärmequelle 3, 3' in die Brennstoffdüse 2 und/oder in die brennerinnenseitige Oberfläche 16, 17, 18, 19 integriert ist. Die Ausschließlichkeit ergibt sich dann, wenn nur an dieser Stelle eine Zünd- und/oder Wärmequelle 3, 3' ausgebildet ist. Die Zusätzlichkeit ergibt sich dann, wenn eine solche oder eine an der Wärmequelle 3 auch noch an anderer Stelle des Brenners ausgebildet ist. In principle, it is possible that for the exclusive or additional provision of a sufficient ignition temperature and to ensure sufficient pyrolysis or in support of the pyrolysis, an electrically heated heating wire 20 or another form of electrical heating, For example, inductive heating, as ignition and / or heat source 3, 3 'in the fuel nozzle 2 and / or in the burner inner surface 16, 17, 18, 19 is integrated. The exclusiveness results when only at this point an ignition and / or heat source 3, 3 'is formed. The additionality arises when such or one of the heat source 3 is also formed elsewhere in the burner.
Weiterhin ist in dem Brenner 12 eine Brennstofflanze 6 angeordnet, die einen Teil des Brennstoffs/Brennstaubs/Brennstoffstaubs gezielt in die weitere Zünd- und/oder Wärmequelle 3, die dann vorzugsweise als Plasmaflamme ausgebildet ist, einleitet, wodurch die kohlenstoffhaltigen Staubpartikel sehr stark aufgeheizt werden und die Freisetzung und Entzündung von Pyrolyseprodukten aus dem Brennstoff zur Ausbildung einer Flamme führt, die wiederum durch Wärmefreisetzung und insbesondere durch die über das elektromagnetische Spektrum kontinuierlich abgegebene Wärmestrahlung der aufgeheizten Brennstoffpartikel die Pyrolyse der an der Brennstoffdüse 2 erfassten und verzögerten staubförmigen Brennstoffpartikel bewirkt. Die Brennstofflanze 6 kann dabei als ein eigenständiges Bauteil oder als ein die weitere Zünd- und/oder Wärmequelle 3 umgebender Ringquerschnitt ausgebildet sein. Furthermore, a fuel lance 6 is arranged in the burner 12, which selectively introduces a part of the fuel / fuel dust / fuel dust into the further ignition and / or heat source 3, which is then preferably designed as a plasma flame, as a result of which the carbonaceous dust particles are heated very strongly and the release and ignition of pyrolysis products from the fuel leads to the formation of a flame which, in turn, causes the pyrolysis of the dust-like fuel particles detected and delayed at the fuel nozzle 2 by heat release and in particular by the heat radiation of the heated fuel particles continuously emitted via the electromagnetic spectrum. The fuel lance 6 can be formed as an independent component or as a further ignition and / or heat source 3 surrounding annular cross-section.
Es ist aber auch möglich, anstelle von Brennstaub andere staubförmige, auch nicht brennbare Medien, mittels einer geeigneten Lanze 6 oder eines die Lanze der weiteren Zünd- und/oder Wärmequelle 3 umgebenden Ringquerschnitts in die weitere Zünd- und/oder Wärmequelle 3 einzuleiten, so dass dadurch die Wirkung einer die Pyrolyse der an der Brennstoffdüse 2 erfassten und verzögertenHowever, it is also possible to initiate other dust-like, not combustible media, by means of a suitable lance 6 or a lance of the further ignition and / or heat source 3 surrounding ring cross section in the further ignition and / or heat source 3 instead of fuel dust that thereby the effect of the pyrolysis of the detected at the fuel nozzle 2 and delayed
Brennstoffstaubpartikel fördernden Wärmeabstrahlung dieser Staubpartikel erzielt wird. Fuel dust particles promoting heat radiation of these dust particles is achieved.
Die Brennstoffdüse 2 kann mit Hilfe von feuerfesten Materialien, wie beispielsweise Textilien oder formstabilen Bauteilen aus Keramikfasern, auf ihrer dem Brennstoffstrom abgewandten Seite isoliert sein, um die Wärmeverluste an die das Brennstoffrohr 1 umgebende Mantelluft 1 1 und den elektrischen Energiebedarf der Beheizung zu verringern. Insbesondere wird die Brennstoffdüse 2 insbesondere induktiv auf eine geeignete und die jeweils vorgesehene Temperatur aufgeheizt. The fuel nozzle 2 can be isolated on its side facing away from the fuel flow with the aid of refractory materials, such as textiles or dimensionally stable components made of ceramic fibers, in order to reduce the heat losses to the surrounding the fuel pipe 1 shell air 1 1 and the electrical energy requirement of the heating. In particular, the fuel nozzle 2 is heated in particular inductively to a suitable and the respective intended temperature.
Auch kann eine mit einem staubförmigen, festen Brennstoff betriebene und als Heiz- und/oder Wärmequelle ausgebildete Zündlanze 6 vorgesehen sein, die eine Flamme in der Nähe der Brennstoffdüse 2 erzeugt, die vorzugsweise mit Hilfe eines elektrischen Zünders unter Zugabe von reinem Sauerstoff oder einem Gasgemisch mit sehr hohem Sauerstoffpartialdruck gezündet wird. Da die Ausbildung einer Plasmaflamme als weitere Zünd- und/oder Wärmequelle 3 technisch gegebenenfalls einen relativ hohen konstruktiven und/oder apparativen Aufwand erfordert, kann vorgesehen sein, dass die Zündung mittels ausreichend heißer Luft durchgeführt oder zumindest unterstützt wird. Dies ist möglich, da die Zündung des Kohlenstaubes letztlich durch die Pyrolyse der Flüchtigen und das anschließende Einsetzen der Reaktion der Flüchtigen mit dem zugeführten Sauerstoff erfolgt. Entscheidend hierfür sind die Temperaturbedingungen im Bereich der Mischzone zwischen dieser heißen Luft und dem Brennstoff und die Verweilzeiten. Heißlufttemperaturen von > 450 °C, beispielsweise eine mittels einer elektrischen Heiz- und/oder Zündeinrichtung 14 erzeugte Heißluft mit einer Temperatur im Bereich von 650 °C, sind ausreichend, um den Pyrolyse- und Zündprozess beispielsweise bei Trockenbraunkohle in Gang zu setzen. It is also possible to provide an ignition lance 6 operated with a dusty, solid fuel and designed as a heating and / or heat source, which generates a flame in the vicinity of the fuel nozzle 2, preferably with the aid of an electric igniter with the addition of pure oxygen or a gas mixture is ignited with very high oxygen partial pressure. Since the formation of a plasma flame as a further ignition and / or heat source 3 technically possibly requires a relatively high constructive and / or equipment expense, it can be provided that the ignition is performed by means of sufficiently hot air or at least supported. This is possible because the ignition of the coal dust is ultimately due to the pyrolysis of the volatiles and the subsequent onset of the reaction of the volatiles with the supplied oxygen. Crucial for this are the temperature conditions in the area of the mixing zone between this hot air and the fuel and the residence times. Hot air temperatures of> 450 ° C, for example, a hot air generated by means of an electric heating and / or ignition device 14 with a temperature in the range of 650 ° C, are sufficient to set the pyrolysis and ignition process, for example in dry lignite in motion.
Eine solche Heiz- und/oder Zündeinrichtung 14 kann beispielsweise in den in der Figur dargestellten Brenner eingebaut sein. Die heiße Luft wird dann im Bereich der Mündung 13 der Staubdüse oder Brennerdüse 2 eingebracht und dort mit dem insbesondere staubförmigen Brennstoff, vorzugsweise Braunkohlenstaub, vermischt. Dieses zündfähige Gemisch befindet sich dann unmittelbar im Bereich der Rückstromzone des Brenners, so dass die nach der Zündung des Brennstoffs entstehende Flamme bei entsprechend hohem Drall über den Umfang desSuch a heating and / or ignition device 14 may for example be installed in the burner shown in the figure. The hot air is then introduced in the region of the mouth 13 of the dust nozzle or burner nozzle 2 and mixed there with the particular dust-like fuel, preferably lignite dust. This ignitable mixture is then located directly in the region of the return flow zone of the burner, so that the resulting after the ignition of the fuel flame at a correspondingly high swirl over the circumference of the
Brenners verteilt wird und eine stabile Flamme ausbildet. Grundsätzlich kann dieses Verfahren bei jeder Brennerform eingesetzt werden, bei der sich die Mischzone zwischen Brennstoff und Luft bzw. Verbrennungssauerstoff oder Oxidationsmittel im Bereich eines Flammenhalters, hier der Stabilisierungsring 9, befindet. Die heiße Luft wird in den brennerinnenseitigen Anfangsbereich der Mischzone zwischen Brennstoff und Luft in den Brennstoff eingemischt. Dabei sollte die Geschwindigkeit des Brennstoffs so niedrig sein, dass auf dem bis zur Brennermündung verbleibenden Weg eine gute Vermischung der heißen Luft mit dem Brennstoff mit ausreichender Verweilzeit gewährleistet ist. Brenners is distributed and forms a stable flame. In principle, this method can be used in any burner form in which the mixing zone between fuel and air or combustion oxygen or oxidizing agent in the region of a flame holder, here the stabilizing ring 9, located. The hot air is mixed into the fuel in the burner inside initial region of the mixing zone between fuel and air. In this case, the speed of the fuel should be so low that on the remaining way to the burner mouth good mixing of the hot air is ensured with the fuel with sufficient residence time.
Zur Erzeugung der heißen Heiß- und/oder Zündluft kann als weitere Zünd- und/oder Wärmequelle 3 ein Heißluftrohr vorgesehen sein, durch welches die aufzuheizende Zündluft gefördert und dabei mittels einer in oder an dem Heißluftrohr vorgesehenen elektrischen Beheizung innerhalb des Heißluftrohres erhitzt wird. Der Austritt des Heißluftrohres befindet sich nah der Staubdüse oder Brennstoffdüse 2 innerhalb des Brenners in Strömungsrichtung vor dem Stabilisierungsring 9, so dass eine sofortige Vermischung der heißen Luft mit dem durch das Brennstoffrohr 1 zugeführten Brennstoff erfolgen kann. Dabei kann das Heißluftrohr durch das bei dem Brenner vorgesehene Primärluftrohr, das Kernluftrohr 7, durch das Sekundärluftrohr, das Mantelluftrohr oder auch von allen Seiten zu dieser Stelle geführt werden. Die zur Beheizung vorgesehene elektrische Einrichtung soll eine Aufheizung der Luft auf für die Aufheizung und Pyrolyse des Brennstoffs ausreichend hohe Temperaturen ermöglichen. Die Positionierung derselben innerhalb des Brenners wird dabei vorzugsweise so gewählt, dass dies mit geringem konstruktivem Aufwand möglich ist. To generate the hot hot and / or ignition air can be provided as a further ignition and / or heat source 3, a hot air tube through which the heated ignition air is promoted and thereby heated by means provided in or on the hot air tube electrical heating within the hot air tube. The outlet of the hot air tube is located near the dust nozzle or fuel nozzle 2 within the burner in the flow direction in front of the stabilizing ring 9, so that an immediate mixing of the hot air can be done with the supplied through the fuel tube 1 fuel. In this case, the hot air tube can be guided by the primary air tube provided at the burner, the core air tube 7, by the secondary air tube, the jacket air pipe or from all sides to this point. The intended for heating electrical device is to allow heating of the air to sufficiently high temperatures for the heating and pyrolysis of the fuel. The positioning thereof within the burner is preferably chosen so that this is possible with little design effort.
Die aufgeheizte Zündluft kann dabei auch direkt mit einem staubförmigen Medium, vorzugsweise Brennstaub, mit Hilfe einer Lanze 6 oder eines die Zündluftlanze umgebenden Ringquerschnitts vermischt werden, so dass eine hoheThe heated ignition air can also be mixed directly with a dusty medium, preferably fuel dust, with the help of a lance 6 or a surrounding the Zündluftlanze ring cross section, so that a high
Wärmestrahlung der dann heißen Staubpartikel zu einer Wärmeübertragung auf die an der Brennstoffdüse erfassten und verzögerten Staubpartikel führt, wodurch diese entgasen und zündfähige Pyrolyseprodukte freisetzen. Die Erfindung ermöglicht die Umrüstung von Kesseln oder Dampferzeugern aufHeat radiation of the then hot dust particles leads to a heat transfer to the detected and delayed at the fuel nozzle dust particles, causing them to degas and release flammable pyrolysis. The invention enables the conversion of boilers or steam generators
Zünd- und Stützfeuer bei bestehender Verbrennung von Kohlenstaub, insbesondere Trockenbraunkohlenstaub, und ist insbesondere bei einer indirekten Feuerung und einem damit einhergehenden Rückbau der Versorgungsinfrastruktur für öl- oder gasförmige Brennstoffe von Vorteil. Eine solche, insbesondere indirekte Feuerung kann auch Mischungen der verschiedenen Brennstoffe umfassen. Zweckmäßig ist eine Mischung aus Trockenbraunkohle und Sägemehl oder anderer Biomasse. Die Zünd- und Stützfeuerung auf Grundlage der indirekten Feuerung kann auch in Dampferzeugern mit direkter Hauptfeuerung von Steinkohle oder Rohbraunkohle eingesetzt werden und ermöglicht hier insbesondere den Betrieb des Dampferzeugers bei beliebig niedrigen Lasten mit dennoch stabiler Feuerung. Die indirekte Feuerung wird dabei zweckmäßig mit höheren Staubbeladungen > 0,4 kg (Brennstaub)/kg (Gas) ausgeführt. Ignition and support fire with existing combustion of coal dust, in particular dry lignite dust, and is particularly advantageous in indirect firing and a concomitant dismantling of the supply infrastructure for oil or gaseous fuels. A such, in particular indirect firing may also include mixtures of the different fuels. It is expedient to use a mixture of dry brown coal and sawdust or other biomass. The firing and support firing based on the indirect firing can also be used in steam generators with direct main firing of hard coal or lignite coal and allows here in particular the operation of the steam generator at arbitrarily low loads with nevertheless stable firing. Indirect firing is expediently carried out with higher dust loads> 0.4 kg (fuel dust) / kg (gas).
Unter direkter Feuerung oder direktem Feuerungssystem wird im vorstehenden Zusammenhang und im Zusammenhang mit der Erfindung verstanden, dass der Brennstoff nach seiner Aufbereitung/Mahlung in einer Mahlanlage, insbesondere Kohlemühlen, unmittelbar den Brennern im Feuerungsraum des Großdampferzeugers zugeführt wird. Unter indirekter Feuerung oder indirektem Feuerungssystem wird eine Zwischenlagerung des Brennstoffs nach der Aufbereitung/Mahlung in der Mahlanlage in einem oder mehreren Lagerbehältern oder Silos verstanden, aus welchen heraus der Brennstoff dann - gegebenenfalls erst später - bedarfsweise und bedarfsgerecht zu den Brennern gefördert wird. Under direct firing or direct firing system is understood in the above context and in connection with the invention that the fuel after its preparation / grinding in a grinding plant, especially coal mills, directly to the burners in the firing chamber of the large steam generator is supplied. Indirect firing or indirect firing system is understood to mean an intermediate storage of the fuel after the treatment / milling in the grinding plant in one or more storage containers or silos, from which the fuel is then conveyed to the burners as needed and as needed, if appropriate later.
Grundsätzlich findet die Verbrennung von staubförmigem Brennstoff in den Dampferzeugern von thermischen Kraftwerken Anwendung. Die Dampferzeuger sind zu diesem Zweck mit Kohlenstaubbrennern 12 ausgestattet. Die Kohlenstaubbrenner 12 erfüllen dabei die Funktion, den nachstehend beschriebenen Pyrolyse- und Verbrennungsprozess zu ermöglichen. In principle, the combustion of pulverized fuel is used in the steam generators of thermal power plants. The steam generators are equipped with pulverized coal burners 12 for this purpose. The pulverized coal burners 12 fulfill the function of enabling the pyrolysis and combustion process described below.
Die Verbrennung von festem, staubförmigem Brennstoff, z.B. Kohlenstaub, erfordert dessen initiale Zündung oder Entzündung. Verbrennung bedeutet, dass durch Oxidation der im Brennstoff vorhandenen, brennbaren Bestandteile Energie freigesetzt wird. Für die Zündung des Brennstoffs müssen jedoch ganz bestimmte Bedingungen erfüllt sein. Sind diese nicht erfüllt, so zündet der Brennstoff nicht und die in ihm chemisch gebundene Energie wird nicht freigesetzt. Da die Oxidation des im Brennstoff fix gebundenen Kohlenstoffs eine hohe thermische Anfangsenergie voraussetzt, werden bei der Zündung des Brennstoffs zunächst die im Brennstoff enthaltenen flüchtigen Bestandteile entzündet. Damit diese entzündet werden können, müssen sie gasförmig aus dem Brennstoffstaub austreten. Unter dem Einfluss von Wärme treten die flüchtigen Bestandteile aus dem Brennstoffstaub aus und kommen so in Kontakt mit dem für die Oxidation notwendigen Sauerstoff. Der Austritt der flüchtigen Bestandteile in die Gasphase wird als Pyrolyse bezeichnet. Bei einem kontinuierlich ablaufenden Verbrennungsprozess stammt die für die einzelnen Verfahrensschritte erforderliche Wärme aus der Energiefreisetzung der exothermen Verbrennungsreaktionen. Zur Initialisierung eines kontinuierlichen Verbrennungsprozesses muss jedoch zunächst Wärmeenergie aus einer (anderen) Quelle zur Einleitung des Verfahrens zur Verfügung gestellt werden. Hierfür wird bisher üblicherweise zunächst ein gasförmiger oder flüssiger Brennstoff verbrannt. Durch die Erfindung wird erreicht, die Verbrennung gasförmiger oder flüssiger Brennstoffe, die für die Zündung eines festen, staubförmigen Brennstoffs ansonsten notwendig sind, einzusparen. Als einzelne Verfahrensschritte des Pyrolyse- und Verbrennungsprozesses sind The burning of solid, dusty fuel, such as coal dust, requires its initial ignition or ignition. Combustion means that energy is released by oxidation of the combustible constituents present in the fuel. However, very specific conditions have to be fulfilled for the ignition of the fuel. If these are not fulfilled, the fuel does not ignite and the energy chemically bound in it is not released. Since the oxidation of the carbon fixedly bound in the fuel requires a high initial thermal energy, the volatile constituents contained in the fuel are initially ignited when the fuel is ignited. In order for these to be ignited, they must gaseously escape from the fuel dust. Under the influence of heat, the volatiles escape from the fuel dust and thus come into contact with the oxygen necessary for the oxidation. The escape of the volatiles into the gas phase is referred to as pyrolysis. In a continuous combustion process, the heat required for the individual process steps originates from the energy release of the exothermic combustion reactions. However, to initialize a continuous combustion process, heat energy must first be provided from a (different) source to initiate the process. For this purpose, usually initially a gaseous or liquid fuel is burned. By the invention is achieved, the combustion of gaseous or liquid fuels, which are otherwise necessary for the ignition of a solid, dusty fuel, save. As individual process steps of the pyrolysis and combustion process
1 . Zuführung des Brennstoffs und des Sauerstoffträgergases 1 . Supply of fuel and oxidant gas
2. Ermöglichung von Verweilzeit und Wärmeübertragung auf den Brennstoff 2. Allowing residence time and heat transfer to the fuel
3. Bereitstellung von Sauerstoff 4. Initialisierung des Pyrolyse- und Verbrennungsprozesses 3. Provision of oxygen 4. Initialization of the pyrolysis and combustion process
4a. Aufheizung Brennstoffdüse 4b. Einsatz eines Plasmabrenners 4c. Sonstige Wärmequellen 5. Pyrolyse 6. Verbrennung der Pyrolyseprodukte 4a. Heating up fuel nozzle 4b. Use of a plasma torch 4c. Other heat sources 5. Pyrolysis 6. Combustion of pyrolysis products
7. Verbrennung des Kohlenstoffs 8. Ausbildung einer Flamme im Folgenden näher erläutert. 7. combustion of carbon 8. Training a flame explained in more detail below.
1 . Verfahrensschritt: Zuführung des Brennstoffs und des Sauerstoffträgergases 1 . Process step: supply of the fuel and the oxygen carrier gas
Es wird dazu in Brennstoff führenden Leitungen mit Hilfe eines Traggases der staubförmig aufbereitete Brennstoff zu einem Brenner 12 transportiert. Außerdem führen weitere Leitungen Luft oder ein anderes Sauerstoffträgergas in den Brenner 12 , um eine Menge an Sauerstoff, die zur Verbrennung von flüchtigen Bestandteilen und Kohlenstoff im Brennstoff erforderlich ist, bereit zu stellen. Auch das Traggas des Brennstoffs in den Brennstoff führenden Leitungen kann Sauerstoff enthalten. Die Konzentration von Brennstoff im Traggas kann beispielsweise zwischen 0,1 und 10 kg(Brennstoff)/kg(Traggas) betragen. Die Fördergeschwindigkeit des Brennstoffs kann im Bereich zwischen 5 und 30 m/s liegen. Der Pyrolyse- und Verbrennungsprozess findet am Mündungsbereich 13 des Brenners 12 statt, d.h. dort wo die Brennstoff und Sauerstoffträgergas führenden Rohre des Brenners 12 in den Feuerraum eines Dampferzeugers münden. 2. Verfahrensschritt: Ermöglichung von Verweilzeit und Wärmeübertragung auf den Brennstoff It is transported in fuel lines leading by means of a carrier gas of pulverized fuel to a burner 12. Additionally, additional conduits carry air or other oxidant gas into the combustor 12 to provide an amount of oxygen necessary for combusting volatiles and carbon in the fuel. Also, the carrier gas of the fuel in the fuel lines may contain oxygen. The concentration of fuel in the carrier gas may be, for example, between 0.1 and 10 kg (fuel) / kg (carrier gas). The conveying speed of the fuel can be in the range between 5 and 30 m / s. The pyrolysis and combustion process takes place at the mouth region 13 of the burner 12, i. where the fuel and oxygen carrier gas leading tubes of the burner 12 open into the furnace of a steam generator. 2nd step: Allowing residence time and heat transfer to the fuel
Außerdem erfüllt der Brenner 12 die Funktion, die für die Wärmeübertragung auf den Brennstoff und die Entstehung und den Ablauf der Pyrolyse notwendige Verweilzeit zu ermöglichen. Die Verweilzeit richtet sich nach der erforderlichen Wärmemenge bzw. Temperatur des Brennstoffs und der über eineIn addition, the burner 12 fulfills the function of allowing for the heat transfer to the fuel and the formation and the pyrolysis necessary residence time. The residence time depends on the required amount of heat or temperature of the fuel and on a
Wärmeübertragung auf den Brennstoff einwirkenden Wärmeleistung. Dies wird in dem Brenner 12 dadurch realisiert, dass die Wärmemenge bzw. die Temperatur den Erfordernissen der Pyrolyse und der Initialisierung der Oxidation flüchtiger Bestandteile des Brennstoffs entspricht. Eine hohe Verweilzeit sichert dabei eine ausreichende Wärmeübertragung. Diese wird durch den konstruktiven Aufbau desHeat transfer to the heat acting on the fuel. This is realized in the burner 12 in that the amount of heat or the temperature corresponds to the requirements of the pyrolysis and the initialization of the oxidation of volatile constituents of the fuel. A high residence time ensures sufficient heat transfer. This is due to the structural design of the
Brenners 12 erhöht, indem der staubförmige Brennstoff an einer geeigneten Stelle am Mündungsbereich 13 des Brenners 12 oder in seiner Nähe durch Verzögerung, Abbremsung, Verwirbelung oder Ablenkung in seiner Bewegung derart beeinflusst wird, dass die zur Verfügung stehende und auf den Brennstoff einwirkende Wärmeleistung zu einer ausreichenden Übertragung von Wärme, die für die Initiierung der Pyrolyse und der Verbrennung der Pyrolyseprodukte erforderlich ist, auf den Brennstoff führt. Das für die Beeinflussung der Bewegung des Brennstoffs im Brenner 12 realisierte Bauteil ist die Brennstoffdüse 2 oder der Flammenhalter. Die notwendige Wärmemenge muss an der oben erwähnten geeigneten Stelle zur Verfügung gestellt werden. Gleichzeitig wird die Verweilzeit so gewählt, dass durch die Pyrolyse ein zündfähiges Gemisch aus gasförmigen Pyrolyseprodukten und dem Sauerstoffträgergas entsteht. Burner 12 is increased by the dusty fuel at a suitable location at the mouth region 13 of the burner 12 or in its vicinity by deceleration, deceleration, turbulence or deflection in its movement is influenced such that the available and acting on the fuel heat output leads to a sufficient transfer of heat, which is required for the initiation of pyrolysis and the combustion of the pyrolysis on the fuel. The component realized for influencing the movement of the fuel in the burner 12 is the fuel nozzle 2 or the flame holder. The necessary amount of heat must be provided at the appropriate place mentioned above. At the same time, the residence time is selected such that an ignitable mixture of gaseous pyrolysis products and the oxygen carrier gas is produced by the pyrolysis.
3. Verfahrensschritt: Bereitstellung von Sauerstoff 3rd process step: provision of oxygen
Das Traggas, das den Brennstoffstaub transportiert, kann bereits eine für die Oxidation der Pyrolyseprodukte ausreichende Menge Sauerstoff enthalten. Sollte es aus verfahrenstechnischer Sicht vorteilhaft oder notwendig sein, eine geringe Sauerstoffkonzentration im Traggas einzustellen oder ein Inertgas als Traggas zu verwenden, kann der Brenner 12 alternativ über Leitungen zur Bereitstellung von Luft oder anderen Sauerstoffträgergasen, die den erforderlichen Sauerstoff an ihrer Mündung für die Verbrennung der gasförmigen Pyrolyseprodukte bzw. für die anschließende Verbrennung des im Brennstoff enthaltenen Kohlenstoffs bereitstellen, verfügen. Die Mündung der brennerinnenseitigen Rohre befindet sich dort, wo die für die Verbrennung erforderliche Sauerstoffmenge zur Verfügung gestellt werden muss. The carrier gas, which transports the fuel dust, may already contain an amount of oxygen sufficient for the oxidation of the pyrolysis products. Should it be advantageous or necessary from a process engineering point of view to set a low oxygen concentration in the carrier gas or to use an inert gas as a carrier gas, the burner 12 may alternatively via lines for providing air or other oxidant gases, the required oxygen at its mouth for the combustion of the provide gaseous pyrolysis or for the subsequent combustion of the carbon contained in the fuel have. The mouth of the burner inside pipes is located where the amount of oxygen required for combustion must be made available.
4. Verfahrensschritt: Initialisierung des Pyrolyse- und Verbrennungsprozesses Zur Initialisierung des gesamten Pyrolyse- und Verbrennungsprozesses muss zu4. Process step: Initialization of the pyrolysis and combustion process To initialize the entire pyrolysis and combustion process must to
Beginn der kontinuierlichen Zuführung von staubförmigem Brennstoff Wärme auf den Brennstoff übertragen werden. Hierbei wird im Stand der Technik üblicherweise ein gasförmiger oder flüssiger Hilfsbrennstoff zuerst elektrisch gezündet, d.h. durch einen Funken oder Lichtbogen wird einem zündfähigen Gemisch aus Sauerstoffträgergas und gasförmigem bzw. flüssigem Brennstoff kurzzeitig Wärmeenergie zugeführt, die ausreichend ist, um eine Oxidation des Hilfsbrennstoffs zu erreichen. Durch die Oxidation oder Verbrennung des Hilfsbrennstoffs wird Wärmeenergie freigesetzt, die zu einer kontinuierlichen Verbrennung des zugeführten flüssigen oder gasförmigen Brennstoffs führt. Die aus dieser Verbrennung freiwerdende Wärmeenergie wird genutzt, um einen staubförmigen Brennstoff zu entzünden, d.h. die initiale Pyrolyse und Zündung des staubförmigen Brennstoffes zu bewirken. Sobald der staubförmige Brennstoff entzündet ist und verbrennt, kann die Verbrennung des flüssigen oder gasförmigen Hilfsbrennstoffs beendet werden, da sich die Verbrennung des staubförmigen Brennstoffs durch die bei der Verbrennung frei werdende Wärme selbstständig fortsetzt. Für die Entzündung von staubförmigem Brennstoff ist ein kurzzeitiger Funken oder Lichtbogen nicht ausreichend, um die Pyrolyse zu bewirken, d.h. den Austritt flüchtiger Bestandteile aus dem Brennstoff mit dem Ziel ein verbrennungsfähiges Gemisch mit einem Sauerstoffträger herzustellen. Beginning of the continuous supply of dusty fuel heat to be transferred to the fuel. In this case, in the prior art usually a gaseous or liquid auxiliary fuel is first ignited electrically, ie by a spark or arc is an ignitable mixture of oxygen carrier gas and gaseous or liquid fuel for a short time supplied heat energy sufficient to achieve an oxidation of the auxiliary fuel. The oxidation or combustion of the auxiliary fuel liberates thermal energy, which results in a continuous flow Combustion of the supplied liquid or gaseous fuel leads. The heat energy released from this combustion is used to ignite a dust-like fuel, ie to effect the initial pyrolysis and ignition of the dust-like fuel. Once the dusty fuel is ignited and burns, the combustion of the liquid or gaseous auxiliary fuel can be stopped because the combustion of the dust-like fuel continues automatically by the heat released during combustion heat. For the ignition of dusty fuel, a short-term spark or arc is insufficient to cause pyrolysis, ie, the escape of volatiles from the fuel with the aim of producing a combustible mixture with an oxygen carrier.
Die Erfindung stellt nun ein Verfahren und einen Kohlenstaubbrenner 12 bereit, die die für die Pyrolyse und die Verbrennung der flüchtigen Bestandteile des staubförmigen Brennstoffs erforderliche Wärmemenge ohne Verbrennung eines zusätzlichen flüssigen oder gasförmigen Hilfsbrennstoffs ausschließlich elektrisch erzeugt und bereitstellt. The invention now provides a method and a pulverized coal burner 12 which exclusively generates and supplies the amount of heat required for the pyrolysis and the combustion of the volatile constituents of the pulverulent fuel without combustion of an additional liquid or gaseous auxiliary fuel.
5. Verfahrensschritt: Pyrolyse Die Pyrolyse, d.h. der Austritt flüchtiger Bestandteile aus dem staubförmigen, festen Brennstoff, beginnt bereits bei Temperaturen, die niedriger sind als jene, die zur Oxidation des fix im Brennstoff gebundenen Kohlenstoffs erforderlich sind. Die sogenannte Pyrolysetemperatur ist dabei von den Eigenschaften des staubförmigen Brennstoffs abhängig und kann experimentell ermittelt werden. Für die Pyrolyse der flüchtigen Bestandteile des Brennstoffs ist es erforderlich, dass eine ausreichende Verweilzeit gegeben ist, während welcher eine ausreichende Wärmemenge in den Brennstoff eingetragen werden kann, die es erlaubt, dass der Brennstoff derart aufgeheizt wird, dass die zur Entstehung und Durchführung der initialen Pyrolyse erforderliche Temperatur erreicht wird. Hierfür wird zumindest die der verfügbaren Verweilzeit angepasste erste Wärmequelle 3' bereitgestellt, die gegebenenfalls von der weiterem Wärmequelle 3 unterstützt wird. Liegt eine ungenügende Verweilzeit oder Wärmemenge vor, so dass die initiale Pyrolyse nicht bewirkt werden kann, wird die Verbrennung des festen Brennstoffs nicht stattfinden. 6. Verfahrensschritt: Verbrennung der Pyrolyseprodukte 5. Process Step: Pyrolysis Pyrolysis, ie the escape of volatiles from the dusty, solid fuel, already begins at temperatures lower than those required to oxidize the carbon fixed in the fuel. The so-called pyrolysis temperature is dependent on the properties of the dust-like fuel and can be determined experimentally. For the pyrolysis of the volatile constituents of the fuel, it is necessary that there is a sufficient residence time, during which a sufficient amount of heat can be introduced into the fuel, which allows the fuel is heated so that the formation and implementation of the initial Pyrolysis required temperature is reached. For this purpose, at least the first heat source 3 'adapted to the available residence time is provided, which is optionally supported by the further heat source 3. If there is an insufficient residence time or amount of heat, so that the initial pyrolysis can not be effected, the combustion of the solid fuel will not take place. 6th step: combustion of the pyrolysis products
Die gasförmigen, aus dem Brennstoff stammenden flüchtigen Bestandteile entzünden sich unter bestimmten Bedingungen. Zum einen muss für die Verbrennung ausreichend Sauerstoff zur Verfügung stehen. Außerdem muss ein für die Verbrennung geeignetes Verhältnis von Sauerstoff und brennbaren Stoffen, d.h. ein zündfähiges Gemisch aus dem Sauerstoffträgergas und den aus dem Brennstoff ausgetretenen, flüchtigen Bestandteilen, entstehen. Die Fähigkeit des Gemisches zur Zündung wird mittels der unteren und der oberen Zündgrenze beschrieben. Die Zündgrenzen sind jene Mischungsverhältnisse aus Sauerstoff und brennbaren Stoffen, innerhalb derer ein solches Gemisch zündfähig ist. Es muss also zunächst eine ausreichende Menge flüchtiger Bestandteile aus dem Brennstoff austreten, damit zündfähige Gemische entstehen. Die zuvor bereits erwähnte Verweilzeit wird daher so gestaltet, dass eine ausreichende Menge von flüchtigen Bestandteilen aus dem Brennstoff austritt. Außerdem wird ausreichend Sauerstoff bereitgestellt, damit ein zündfähiges Gemisch entsteht. Das bedeutet, dass die Zuführung von Luft oder einem anderen Sauerstoffträger so gestaltet wird, dass die ausgetretenen flüchtigen Bestandteile und das Sauerstoffträgergas ein zündfähiges Gemisch bilden. Ferner muss für eine Entzündung des Gemisches eine ausreichende Temperatur vorherrschen bzw. eine ausreichendeThe gaseous, derived from the fuel volatiles ignite under certain conditions. On the one hand, sufficient oxygen must be available for combustion. In addition, a suitable combustion ratio of oxygen and combustibles, i. an ignitable mixture of the oxygen carrier gas and the volatiles escaping from the fuel are formed. The ability of the mixture to ignite is described by means of the lower and upper ignition limits. The ignition limits are those mixture ratios of oxygen and combustible materials within which such a mixture is flammable. It must therefore initially escape a sufficient amount of volatile components from the fuel, so that ignitable mixtures arise. The residence time already mentioned above is therefore designed so that a sufficient amount of volatiles escapes from the fuel. In addition, sufficient oxygen is provided to form an ignitable mixture. This means that the supply of air or another oxidizer is designed such that the escaped volatiles and the oxygen carrier gas form an ignitable mixture. Furthermore, a sufficient temperature must predominate for an ignition of the mixture or a sufficient temperature
Verweilzeit zur Aufheizung bis zu dieser Temperatur oder anders ausgedrückt eine ausreichende Verweilzeit für die erforderliche Übertragung von Wärme ermöglicht werden. Ist dies der Fall, so wird nach erfolgreicher Entzündung des Gemisches Wärmeenergie aus den exothermen Oxidationsreaktionen freigesetzt. Dwell time for heating up to this temperature or in other words a sufficient residence time for the required transfer of heat allows. If this is the case, then, after successful ignition of the mixture, heat energy is released from the exothermic oxidation reactions.
7. Verfahrensschritt: Verbrennung des Kohlenstoffs 7. Process step: combustion of the carbon
Die aus der Verbrennung des Edukt-Gemisches aus Sauerstoffträgergas, z.B. Luft, und den aus dem Brennstoff freigesetzten, flüchtigen Bestandteilen freiwerdende Wärmeenergie führt zu einer Erhöhung der Temperatur der aus der Verbrennung hervorgehenden Produkte und zu einer weiteren Wärmeübertragung auf den entgasenden Brennstoff. Die Verbrennung flüchtiger Bestandteile und des entgasten Brennstoffs (Restkoks) führt wiederum zu einer Freisetzung von Wärmeenergie, die das Entstehen eines stabilen, kontinuierlichen Verbrennungsvorgangs ermöglicht. Die Verbrennung des entgasten Brennstoffs ist maßgeblich von chemischen und Diffusionsprozessen bestimmt. The heat energy released from the combustion of the educt mixture of oxygen carrier gas, eg air, and the volatiles released from the fuel leads to an increase in the temperature of the products resulting from the combustion and to a further heat transfer to the degassing fuel. The combustion of volatile constituents and the degassed fuel (residual coke) in turn leads to a release of heat energy, which causes the formation of a stable, continuous Combustion process allows. The combustion of the degassed fuel is largely determined by chemical and diffusion processes.
8. Verfahrensschritt: Ausbildung einer Flamme Durch die freigesetzte Wärmeenergie aus der Verbrennung der flüchtigen Bestandteile und des Restkokses wird eine Temperaturerhöhung der gasförmigen und festen Bestandteile des Rauchgasgemisches, d.h. der Verbrennungsprodukte, bewirkt. Durch Brennstoff-, Staub- und Rußpartikel mit hoher Temperatur wird durch elektromagnetische Strahlung im Bereich der Wärmestrahlung und auch im Bereich des sichtbaren Lichts Strahlungsenergie an die Umgebung abgegeben. Auf diese Weise entsteht schließlich eine sichtbare Flamme. Auch gasförmige Produkte der Verbrennungsreaktionen mit heteroatomigem Aufbau geben Wärmestrahlung in bestimmten Wellenlängenbereichen ab und führen so zu einer Wärmeübertragung durch Strahlung. Darüber hinaus kann durch eine geschickte Führung der Strömung der Verbrennungsluft bzw. anderer Sauerstoffträger eine Rezirkulation von heißem Rauchgas innerhalb der sichtbaren Flamme erreicht werden. Dadurch wird eine konvektive Wärmeübertragung auf die Edukte der Verbrennung bewirkt. Gemeinsam mit der zuvor beschriebenen Strahlungswärmeübertragung werden die kontinuierlich der Verbrennung zugeführten Edukte, d.h. der staubförmige Brennstoff und die aus ihm ausgetretenen flüchtigen Bestandteile, aufgeheizt. Es entsteht auf diese Weise eine kontinuierlich ablaufende Verbrennung, wobei der zugeführte Brennstoff durch Aufnahme von Wärme entgast, sich entzündet und verbrennt. Zur Initialisierung des Pyrolyse- und Verbrennungsverfahrens muss die für die8. Process Step: Forming a Flame By the released heat energy from the combustion of the volatile constituents and the residual coke, a temperature increase of the gaseous and solid constituents of the flue gas mixture, i. the combustion products causes. Due to high temperature fuel, dust and soot particles, radiant energy is emitted to the environment by electromagnetic radiation in the area of heat radiation and also in the area of visible light. In this way, finally, a visible flame is created. Gaseous products of the combustion reactions with a heteroatomic structure also emit heat radiation in certain wavelength ranges and thus lead to heat transfer by radiation. In addition, a recirculation of hot flue gas within the visible flame can be achieved by a skillful guide the flow of combustion air or other oxygen carriers. This causes a convective heat transfer to the educts of the combustion. Together with the radiant heat transfer described above, the reactants continuously fed to the combustion, i. the dusty fuel and the volatiles escaping from it, heated up. This results in a continuous combustion, wherein the supplied fuel is degassed by absorbing heat, ignites and burns. To initialize the pyrolysis and combustion process, the for the
Initialisierung der einzelnen Prozessschritte notwendige Wärme zunächst durch eine andere Quelle als die der exothermen Verbrennungsreaktionen bereitgestellt werden. Es werden daher im Folgenden im Rahmen der Erfindung liegendeInitialization of the individual process steps necessary heat are first provided by a source other than the exothermic combustion reactions. It is therefore below in the context of the invention
Verfahrensschritte zur Initialisierung des Pyrolyse- und Verbrennungsprozesses beschrieben. Verfahrensschritt 4a: Zündung an heißen Oberflächen Process steps for initializing the pyrolysis and combustion process described. Process step 4a: Ignition on hot surfaces
Die Wärmemenge, die für die Initialisierung der Verfahrensschritte der Pyrolyse und der Zündung des Brennstoffs, d.h. für die Bereitstellung der Aktivierungsenergie der exothermen Reaktionen der Oxidation flüchtiger Bestandteile, notwendig ist, wird an einer geeigneten Oberfläche, an welcher die Verweilzeit zur Wärmeübertragung ausreichend ist, brennerinnenseitig innerhalb des Brenners 12 bereit gestellt. Die für die Entstehung und den Ablauf einer initialen Pyrolyse und Zündung des staubförmigen Brennstoffs, notwendige Verweilzeit zur Aufheizung kann dabei konstruktiv durch Einbauten erreicht werden, die den Brennstoff verzögern, abbremsen, ablenken oder verwirbeln. Diese Einbauten bzw. Oberflächen können die Brennstoffdüse 2 mit dem gezahnten Stabilisierungsring 9 oder ein Flammenhalter sein. Da der Brennstoff durch die Brennstoffdüse 2 und/oder den gezahnten Stabilisierungsring 9 (auch als Flammenhalter bezeichnet) in seiner Bewegung beeinflusst wird, ist die für die einzelnen Verfahrensschritte notwendige Verweilzeit an diesem Bauteil realisiert. Es ist daher zweckmäßig, die für die oben genannten Verfahrensschritte erforderliche Wärmemenge auch an dieser geeigneten Oberfläche auf den Brennstoff zu übertragen. Dies kann dadurch geschehen, dass die Brennstoffdüse 2 und/oder der Stabilisierungsring 9 elektrisch auf eine Temperatur oberhalb 200 °C aufgeheizt wird. Die Temperatur der Brennstoffdüse 2 oder des Stabilisierungsrings richtet sich dabei nach den spezifischen Anforderungen des jeweils zu pyrolysierenden und zu entzündenden Brennstoffs. Durch konvektiven Wärmeübergang, Wärmeleitung und Wärmestrahlung wird von der heißen Oberfläche eine Wärmemenge auf den Brennstoff übertragen, die ausreichend ist, um die vorstehend beschriebenen notwendigen Verfahrensschritte zu ermöglichen. Nach erfolgreicher Zündung des Brennstoffs, d.h. bei kontinuierlicher Verbrennung des zugeführten Brennstoffs, wird die Beheizung der Brennstoffdüse 2 und/oder des Stabilisierungsrings 9 und/oder der wärmeübertragenden Oberflächen des Brenners 12 beendet, da ab dann für die einzelnen Verfahrensschritte erforderliche Wärmemenge aus dem Verbrennungsprozess selbst zur Verfügung steht. Das heißt, die die erste Zünd- und/oder Wärmequelle 3' und die weitere Zünd- und/oder Wärmequellen 3 ausbildenden und/oder damit in wärmeleitender Wirkverbindung stehenden erste Heiz- und/oder Zündeinrichtung 14' und die weitere Heiz- und/oder Zündeinrichtung 14 werden abgestellt oder ausgeschaltet. Verfahrensschritt 4b: Einsatz eines Plasmabrenner The amount of heat necessary for the initialization of the process steps of pyrolysis and ignition of the fuel, ie for providing the activation energy of the exothermic volatile oxidation reactions, on a suitable surface, at which the residence time for heat transfer is sufficient, burner inside provided within the burner 12. The residence time necessary for the formation and the course of an initial pyrolysis and ignition of the dusty fuel, necessary residence time for heating can be achieved constructively by internals that delay the fuel, decelerate, distract or vortex. These fittings or surfaces may be the fuel nozzle 2 with the toothed stabilizing ring 9 or a flame holder. Since the fuel is influenced in its movement by the fuel nozzle 2 and / or the toothed stabilizing ring 9 (also referred to as a flame holder), the residence time required for the individual process steps is realized on this component. It is therefore expedient to transfer the amount of heat required for the abovementioned process steps to the fuel also at this suitable surface. This can be done by the fuel nozzle 2 and / or the stabilizing ring 9 is electrically heated to a temperature above 200 ° C. The temperature of the fuel nozzle 2 or of the stabilizing ring depends on the specific requirements of the respective fuel to be pyrolyzed and ignited. By convective heat transfer, heat conduction and heat radiation, an amount of heat is transferred from the hot surface to the fuel, which is sufficient to allow the necessary process steps described above. After successful ignition of the fuel, ie, with continuous combustion of the supplied fuel, the heating of the fuel nozzle 2 and / or the stabilizing ring 9 and / or the heat-transmitting surfaces of the burner 12 is terminated, since then from the combustion process itself required for the individual process steps amount of heat is available. That is, the first ignition and / or heat source 3 'and the other ignition and / or heat sources. 3 forming and / or thus in thermally conductive operative connection standing first heating and / or ignition device 14 'and the other heating and / or ignition device 14 are turned off or turned off. Process step 4b: Use of a plasma torch
Die Wärmemenge, die zur Erzielung der Pyrolyse des Brennstoffs und zur Aktivierung der Oxidation der Pyrolyseprodukte notwendig ist, kann auch mittels eines Plasmabrenners zur Verfügung gestellt werden. Dies erfolgt an einer Stelle, an welcher der Brennstoff eine ausreichende Verweilzeit aufweist, so dass ausreichend Wärme auf den Brennstoff übertragen werden kann. Der Einsatz einer Plasmaflamme mit dem Ziel die Verbrennung von gasförmigem oder flüssigem Brennstoff für die Zündung von festem, staubförmigem Brennstoff zu vermeiden, kann über das bloße verfügbar machen von Wärme hinausgehen, da ein Plasma besondere chemisch-physikalische Eigenschaften aufweist. Die Ausbildung eines Plasmas ist für die Initialisierung der Zündung fester, staubförmiger Brennstoffe besonders geeignet, weil die im Plasma vorhandenen Ladungsträger, nämlich Radikale, Ionen und Elektronen, die allgemein als Verbrennung bezeichneten chemischen Reaktionen auslösen können. Die Plasmaflamme wird mittels einer Lanze an geeigneter Stelle in der Nähe der Brennermündung so ausgerichtet, dass eine ausreichende Übertragung von Wärme auf den Brennstoff für die oben genannten Verfahrensschritte, die die Zuführung einer Wärmemenge voraussetzen, erzielt wird, oder der staubförmige Brennstoff direkt in Kontakt mit den im Plasma vorhandenen freien Ladungsträgern kommt, so dass die Verbrennung stattfinden kann. In einerThe amount of heat necessary to achieve the pyrolysis of the fuel and to activate the oxidation of the pyrolysis products may also be provided by means of a plasma torch. This occurs at a point at which the fuel has a sufficient residence time, so that sufficient heat can be transferred to the fuel. The use of a plasma flame with the aim of avoiding the combustion of gaseous or liquid fuel for the ignition of solid, dusty fuel, can go beyond the mere making available of heat, since a plasma has special chemical-physical properties. The formation of a plasma is particularly suitable for the initialization of the firing of solid, dusty fuels, because the charge carriers present in the plasma, namely radicals, ions and electrons, can trigger the chemical reactions generally referred to as combustion. The plasma flame is aligned by means of a lance at a suitable location near the burner mouth so that a sufficient transfer of heat to the fuel for the above-mentioned process steps, which require the supply of heat, or the dust-like fuel in direct contact with the free charge carriers present in the plasma come, so that the combustion can take place. In a
Plasmaflamme herrschen sehr hohe Temperaturen, d.h. die im Plasma vorhandenen Ladungsträger verfügen über eine hohe kinetische Energie, so dass eine geeignete Wärmeübertragung auf den Brennstoff zur Bewirkung der Pyrolyse und der Verbrennung von Pyrolyseprodukten stattfindet. Gleichsam stehen im Plasma Ladungsträger für Verbrennungsreaktionen mit den Bestandteilen des staubförmigen Brennstoffs zur Verfügung. Falls die anderen oben beschriebenen Bedingungen für die einzelnen Verfahrensschritte ebenfalls erfüllt sind, kann der Brennstoff auf diese Weise entzündet werden und verbrennen. Sobald die Entzündung des Brennstoffs auf diese Weise realisiert ist, wird die Zündung des Brennstoffs mit der aus der Verbrennung verfügbaren Wärme aufrechterhalten, so dass die Erzeugung des Plasmas wieder abgeschaltet werden kann. Plasma flame is very high temperature, ie the charge carriers present in the plasma have a high kinetic energy, so that a suitable heat transfer to the fuel to effect the pyrolysis and the combustion of pyrolysis products takes place. Likewise, charge carriers for combustion reactions with the constituents of the dusty fuel are available in the plasma. If the other conditions described above for the individual process steps are also met, the fuel can be ignited and burned in this way. Once the ignition of the fuel is realized in this way, the ignition of the Maintaining fuel with the heat available from the combustion, so that the generation of the plasma can be switched off again.
Es ist möglich, um eine geeignete Wärmeübertragung auf den Brennstoff sicherzustellen bzw. den Brennstoff direkt mit den im Plasma vorhandenen Ladungsträgern in Kontakt zu bringen, einen Teilstrom vom Hauptstrom des Brennstoffs in einer separaten Brennstoff führenden Lanze direkt in die ausgebildete Plasmaflamme einzuleiten, so dass durch die hohen Temperaturen bzw. die im Plasma vorhandenen Ladungsträger unter der Bereitstellung von Sauerstoff beispielsweise im Brennstofftraggas in der Flamme sofort eine Verbrennung des staubförmigen Brennstoffs, also flüchtiger Bestandteile und fixen Kohlenstoffs, stattfindet. Diese Plasma gestützte Kohlenstaubflamme führt zu einer Verbrennung des Kohlenstaubs, bei der entsprechend der aus der Plasmaflamme und der Verbrennung frei werdenden Energie und den sich daraus ergebenen Temperaturen der Verbrennungsedukte und -produkte Wärmestrahlung an die Umgebung abgegeben wird. Durch die Wärmeübertragung durch Strahlung von dieser Flamme kann dann der Hauptstrom des Brennstoffs entsprechend der zuvor genannten Verfahrensschritte am Brenner gezündet werden. It is possible, in order to ensure a suitable heat transfer to the fuel or to bring the fuel directly into contact with the charge carriers present in the plasma, to introduce a partial flow from the main flow of the fuel in a separate fuel-carrying lance directly into the formed plasma flame, so that the high temperatures or the charge carriers present in the plasma under the provision of oxygen, for example in the fuel carrying gas in the flame immediately a combustion of dust-like fuel, ie volatiles and fixed carbon takes place. This plasma-assisted pulverized coal flame leads to combustion of the pulverized coal, in which, according to the energy released from the plasma flame and the combustion and the resulting temperatures of the combustion educts and products, heat radiation is released to the environment. By the heat transfer by radiation from this flame then the main flow of the fuel can be ignited according to the aforementioned process steps on the burner.
Es ist weiterhin möglich ein anderes festes, nicht brennbares, staubförmiges Material in die Plasmaflamme einzuleiten, wodurch dieses Material eine starke Temperaturerhöhung erfährt und dann entsprechend seiner Temperatur Wärmestrahlung abgibt. Eine solche Partikelflamme aus nicht brennbarem Material ist geeignet, Wärme auf den Brennstoffstrom zu übertragen, so dass die einzelnen Verfahrensschritte der Zündung ermöglicht werden. It is also possible to introduce another solid, non-combustible, dust-like material in the plasma flame, whereby this material undergoes a strong increase in temperature and then emits thermal radiation according to its temperature. Such a particle flame made of non-combustible material is suitable for transferring heat to the fuel stream, so that the individual method steps of the ignition are made possible.
Die Einleitung der Verfahrensschritte Pyrolyse und Verbrennung der Pyrolyseprodukte durch das Zurverfügungstellen einer ausreichenden Wärmeenergiemenge kann dabei bei der Plasmaflamme und bei der Plasma gestützten Kohlenstaubflamme aus einem Teilstrom des Brennstoffs sowie der Partikelflamme mit nicht brennbarem Material auch mit anderen Wärmequellen, beispielsweise einer beheizten Brennstoffdüse bzw. einem beheizten Flammenhalter, kombiniert werden. Verfahrensschritt 4c: Sonstige Wärmequellen The initiation of the process steps pyrolysis and combustion of the pyrolysis by the provision of a sufficient amount of heat energy can in the plasma flame and the plasma-based Kohlenstaubflamme from a partial flow of the fuel and the particle flame with non-combustible material with other heat sources, such as a heated fuel nozzle or a heated flame holder, combined. Process Step 4c: Other heat sources
Es ist neben einer beheizten Oberfläche und der Ausbildung eines Plasmas außerdem möglich, eine andere Wärmequelle zu benutzen. Beispielsweise kann mittels einer geeigneten Lanze ein heißes Gas, beispielsweise Luft, mit einer Temperatur von mindestens 200°C an geeigneter Stelle eingebracht werden, so dass es zu einer ausreichenden Wärmeübertragung durch Leitung, Strahlung und Konvektion auf den Brennstoff kommt, um die Pyrolyse gasförmiger Bestandteile auszulösen. Das heiße Gas kann beispielsweise mittels einer elektrischen Heizeinrichtung aufgeheizt werden. Besides a heated surface and the formation of a plasma, it is also possible to use another heat source. For example, by means of a suitable lance, a hot gas, for example air, with a temperature of at least 200 ° C can be introduced at a suitable location, so that there is sufficient heat transfer by conduction, radiation and convection to the fuel to the pyrolysis of gaseous components trigger. The hot gas can be heated, for example by means of an electric heater.
Zur Unterstützung der Wärmeübertragung auf den Brennstoff durch Strahlung ist es vorstellbar, Brennstaub oder nicht brennbaren Staub direkt in das heiße Gas einzuleiten. In order to support the heat transfer to the fuel by radiation, it is conceivable to introduce fuel dust or non-combustible dust directly into the hot gas.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Brenner, insbesondere Kohlenstaubbrenner (12), umfassend ein Brennstoffrohr (1 ), eine Brennstoffdüse (2), mindestens eine Zünd- und/oder Wärmequelle (3') und ein ein sauerstoffhaltiges Gas und/oder rezirkuliertes Rauchgas führendes Rohr (7, 10), wobei die mindestens eine Zünd- und/oder Wärmequelle (3') brennerinnenseitig angeordnet und als eine elektrische Heiz- und/oder Zündeinrichtung (14') ausgebildet ist oder eine solche umfasst, die die innerhalb des Brenners für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte1 . Burner, in particular pulverized coal burner (12), comprising a fuel tube (1), a fuel nozzle (2), at least one ignition and / or heat source (3 ') and a tube (7, 10) carrying an oxygen-containing gas and / or recirculated flue gas , wherein the at least one ignition and / or heat source (3 ') arranged on the burner inside and as an electric heating and / or ignition device (14') is formed or includes those within the burner for the formation and the process of the needed initial pyrolysis and ignition
Wärmeenergiemenge brennerinnenseitig, insbesondere im Bereich des sich bildenden Brennstoff-Zündortes, ausschließlich durch Umwandlung elektrischen Stroms in Wärmeenergie erzeugt und/oder bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stabilisierungsring (9) mit Zahnkranz (15) Bestandteil der imGenerated amount of heat energy burner inside, especially in the field of forming fuel-ignition, exclusively by converting electrical power into heat energy and / or provides, characterized in that a stabilizing ring (9) with sprocket (15) part of the
Mündungsbereich (13) der Brennstoffdüse (2) angeordneten elektrischen Heiz- und/oder Zündeinrichtung (14') ist. Mouth region (13) of the fuel nozzle (2) arranged electrical heating and / or ignition device (14 ').
2. Brenner nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der gezahnte Stabilisierungsring (9) mit Abstand vor der Mündungsöffnung des konzentrisch innerhalb des Brennstoffrohrs (1 ) und im Zentrum des Brenners angeordneten Rohrs (7, 10) angeordnet ist. 2. Burner according to claim 1, characterized in that the toothed stabilizing ring (9) is arranged at a distance in front of the orifice of the concentric within the fuel tube (1) and in the center of the burner tube (7, 10).
3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüse (2) derart ausgebildet ist, dass der zahnförmige3. Burner according to claim 1 or 2, characterized in that the fuel nozzle (2) is designed such that the tooth-shaped
Stabilisierungsring (9) radial nach innen gerichtet ausgebildet ist und einen in einem Brennstoffförderquerschnitt (8) geförderten Brennstoffstrom oder Brennstoffstaubstrom erfasst, verzögert und ablenkt. Stabilizing ring (9) is designed to be directed radially inward and detects, delays and deflects a fuel flow or fuel dust flow delivered in a fuel delivery cross section (8).
4. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüse (2) und/oder der Stabilisierungsring (9) mit Zahnkranz (15) mindestens einen von elektrischem Strom durchfließbaren Heizdraht (20) und/oder mindestens einen induktiv beheizten Bereich aufweist/aufweisen, welche(r) jeweils die innerhalb des Brenners für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge erzeugt/erzeugen und bereitstellt/bereitstellen. 4. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel nozzle (2) and / or the Stabilization ring (9) with sprocket (15) at least one of electric current flowable heating wire (20) and / or at least one inductively heated area / has, which in each case within the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and Ignition generated / generate and provide / provide heat energy amount.
Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner eine brennerinnenseitige Oberfläche (16, 17, 18, 19) und/oder die elektrische Heiz- und/oder Zündeinrichtung (14') eine Kontaktoberfläche aufweist/aufweisen oder mit einer solchen in wärmeleitender und/oder wärmeübertragender Wirkverbindung steht/stehen, die beim Anfahrbetrieb des Brenners mit einer für den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung ausreichenden Verweilzeit mit dem im Brennstoffrohr (1 ) geförderten Brennstoff in Kontakt oder in Wirkverbindung steht/stehen. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the burner has a burner inner side surface (16, 17, 18, 19) and / or the electric heating and / or ignition device (14 ') has a contact surface / with such or in thermally conductive and / or heat-transfer active compound is / are in the startup operation of the burner with a sufficient for the expiration of the initial pyrolysis and ignition residence time with the fuel in the fuel pipe (1) funded fuel in contact or in operative connection / stand.
Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der den Stabilisierungsring (9) mit Zahnkranz (15) aufweisenden Brennstoffdüse (2) in wärmeleitender und/oder wärmeübertragender Wirkverbindung stehender brennermündungsseitiger Innenoberflächenbereich des Brennstoffrohrs (1 ) die brennerinnenseitige Oberfläche (16, 17, 18, 19) und/oder die Kontaktoberfläche ausbildet. Burner according to Claim 5, characterized in that a fuel nozzle (2) having a heat-conducting and / or heat-transmitting operative connection to the stabilizer ring (9) with toothed rim (15) has the inner surface area of the fuel tube (1) on the burner inner side (16, 17, 18, 19) and / or the contact surface is formed.
Brenner nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die brennerinnenseitige Oberfläche (16, 17, 18, 19) ganz oder teilweise Bestandteil der Kontaktoberfläche der Heiz- und/oder Zündeinrichtung (14') ist. Burner according to claim 5 or 6, characterized in that the burner inner side surface (16, 17, 18, 19) is wholly or partly part of the contact surface of the heating and / or ignition device (14 ').
Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüse (2) im Mündungsbereich (13) mehrere aus einem Heizdraht (20) oder Widerstandsdraht gebildete Wicklungen aufweist, die die Heiz- und/oder Zündeinrichtung (14') ausbilden. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel nozzle (2) in the mouth region (13) more of a heating wire (20) or resistance wire formed Has windings, which form the heating and / or ignition device (14 ').
Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wicklungen des Heizdrahtes (20) durch den Stabilisierungsring (9) und dessen Zahnkranz (15) erstrecken. Burner according to Claim 8, characterized in that the windings of the heating wire (20) extend through the stabilizing ring (9) and its toothed rim (15).
Brenner nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wicklungen des Heizdrahtes (20) durch an den Stabilisierungsring (9) mit Zahnkranz (15) angrenzende brennerinnenseitige Oberflächenbereiche (16, 17, 18, 19) der Brennstoffdüse (2) und des Brennstoffrohres (1 ) erstrecken. Burner according to claim 8 or 9, characterized in that the windings of the heating wire (20) by the stabilizer ring (9) with ring gear (15) adjacent burner inner surface regions (16, 17, 18, 19) of the fuel nozzle (2) and Fuel tube (1) extend.
Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüse (2) und/oder der Stabilisierungsring (9) mit Zahnkranz (15) die elektrische Heiz- und/oder Zündeinrichtung (14') ausbilden. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel nozzle (2) and / or the stabilizing ring (9) with toothed rim (15) form the electrical heating and / or ignition device (14 ').
Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüse (2) und/oder der Stabilisierungsring (9) mit Zahnkranz (15) und/oder die brennerinnenseitigen Oberflächenbereiche (16, 17, 18, 19) auf eine Temperatur von mindestens 200 °C, insbesondere von > 450 °C, vorzugsweise von zwischen 600 °C - 700 °C, erwärmbar ausgebildet ist/sind. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel nozzle (2) and / or the stabilizing ring (9) with toothed rim (15) and / or the burner inner side surface areas (16, 17, 18, 19) to a temperature of at least 200 ° C, in particular of> 450 ° C, preferably of between 600 ° C - 700 ° C, is formed heatable / are.
Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Zünd- und/oder Wärmequellen (3, 3'), die eine Kombination der elektrischen Strom in Wärmeenergie umwandelnden Heiz- und/oder Zündeinrichtung (14') mit einer einen Lichtbogen erzeugenden oder einer Heißluft erzeugenden, weiteren Heiz- und/oder Zündeinrichtung (14) ausbilden. Burner according to one of the preceding claims, characterized by ignition and / or heat sources (3, 3 ') which generate a combination of the electric current into heat energy converting heating and / or ignition device (14') with an arc generating or a hot air generating , form another heating and / or ignition device (14).
14. Brenner nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere elektrische Heiz- und/oder Zündeinrichtung (14) einen Plasmabrenner umfasst oder ausbildet, der insbesondere auf die brennerinnenseitige Oberfläche (16, 17, 18, 19) und/oder die Kontaktoberfläche gerichtet ist und an diese und/oder den geförderten Brennstoff Wärmeenergie überträgt. 14. Burner according to claim 13, characterized in that the further electrical heating and / or ignition device (14) comprises or forms a plasma torch, in particular directed to the burner inner side surface (16, 17, 18, 19) and / or the contact surface is and transfers heat energy to these and / or the subsidized fuel.
15. Brenner nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere elektrische Heiz- und/oder Zündeinrichtung (14) ein mit einer elektrischen Heizvorrichtung ausgestattetes Heißluftförderrohr umfasst oder ausbildet, das mit seinem brennerinnenseitigen Mündungsbereich auf die brennerinnenseitige Oberfläche (16, 17, 18, 19) und/oder die Kontaktoberfläche und/oder den Stabilisierungsring (9) mit Zahnkranz (15) gerichtet ist und an diese und/oder den geförderten Brennstoff Wärmeenergie überträgt. 15. Burner according to claim 13, characterized in that the further electrical heating and / or ignition device (14) comprises or equipped with an electric heater equipped hot air conveying tube, with its burner inside mouth region on the burner inner surface (16, 17, 18, 19) and / or the contact surface and / or the stabilizing ring (9) with toothed rim (15) is directed and transmits heat energy to these and / or the subsidized fuel.
16. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heiz- und/oder Zündeinrichtung (14') und/oder die weitere elektrische Heiz- und/oder Zündeinrichtung (14) die, insbesondere beim Anfahren des Brenners, innerhalb des Brenners für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte16. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical heating and / or ignition device (14 ') and / or the further electrical heating and / or ignition device (14), in particular during start-up of the burner, within the Brenners needed for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition
Wärmeenergiemenge im Bereich des sich bildenden Brennstoff-Zündortes ohne Verwendung eines weiteren zusätzlichen flüssigen, gasförmigen oder festen Brennstoffs, außer des initial zu pyrolysierenden und zu zündenden Brennstoffs, erzeugt/erzeugen und/oder bereitstellt/bereitstellen. Amount of heat energy in the region of the fuel-ignition site that is being formed without the use of another additional liquid, gaseous or solid fuel, except for the fuel that is initially to be pyrolyzed and ignited, and / or provide / provide.
17. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisierungsring (9) mit Zahnkranz (15) zumindest Teil einer Zünd- und/oder Wärmequelle (3') ist. 17. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the stabilizing ring (9) with toothed rim (15) is at least part of an ignition and / or heat source (3 ').
18. Verfahren zur Zündung eines partikelförmigen, insbesondere staubförmigen, Brennstoffs mittels eines Brenners, insbesondere Kohlenstaubbrenners (12), nach einem der Ansprüche 1 - 17, wobei der Brennstoff in dem Brenner zu seinem innerhalb des Brenners im Bereich der Brennstoffdüse (2) sich bildenden Zündort gefördert und die beim Anfahren des Brenners für die Entstehung und den Ablauf einer initialen Pyrolyse und Zündung des zur Brennermündung (13) geförderten Brennstoffs benötigte Wärmeenergiemenge ausschließlich mittels mindestens einer in dem Brenner angeordneten Zünd- und/oder Wärmequelle (3') in den Brenner und/oder den darin geförderten Brennstoff eingetragen wird, welche Wärmequelle (3') in Form einer Heiz- und/oder Zündeinrichtung (14') im Brenner ausgebildet ist oder mit einer solchen im Brenner angeordneten Heiz- und/oder Zündeinrichtung (14') in wärmeleitender und/oder wärmeübertragender Wirkverbindung steht, wobei die benötigte Wärmeenergiemenge ausschließlich durch Umwandlung elektrischen Stroms in Wärmeenergie brennerinnenseitig erzeugt und/oder bereitgestellt wird, 18. A method for igniting a particulate, in particular dusty, fuel by means of a burner, in particular A pulverized coal burner (12) according to any one of claims 1-17, wherein the fuel in the burner to its within the burner in the region of the fuel nozzle (2) is formed promoting ignition and the startup of the burner for the formation and the course of an initial pyrolysis and the ignition of the fuel supplied to the burner mouth (13) is introduced into the burner and / or the fuel conveyed therein exclusively by means of at least one ignition and / or heat source (3 ') disposed in the burner, which heat source (3') is in Form of a heating and / or ignition device (14 ') is formed in the burner or with such arranged in the burner heating and / or ignition device (14') in heat-conducting and / or heat-transmitting active compound, the required amount of heat energy only by conversion electrical Electricity is generated and / or provided in heat energy on the burner interior side,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die benötigte Wärmeenergiemenge mittels einer im Mündungsbereich (13) der Brennstoffdüse (2) angeordneten Heiz- und/oder Zündeinrichtung (14') in den Brenner und/oder in den geförderten Brennstoff eingetragen wird, deren Bestandteil ein Stabilisierungsring (9) mit Zahnkranz (15) ist. in that the required amount of heat energy is introduced into the burner and / or into the conveyed fuel by means of a heating and / or ignition device (14 ') arranged in the opening region (13) of the fuel nozzle (2), the component of which comprises a stabilizing ring (9) with toothed rim (14). 15).
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Anfahren des Brenners innerhalb des Brenners für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge ohne Verwendung eines weiteren zusätzlichen flüssigen, gasförmigen oder festen Brennstoffs, außer des initial zu pyrolysierenden und zu zündenden Brennstoffs, erzeugt wird. A method according to claim 18, characterized in that the heat energy required during start-up of the burner within the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition without the use of another additional liquid, gaseous or solid fuel, except for the initial pyrolyzing and to be ignited Fuel is generated.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die innerhalb des Brenners für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge an einer mit einer für den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung ausreichenden Verweilzeit mit dem strömenden Brennstoff in Kontakt oder in Wirkverbindung stehenden brennerinnenseitigen Oberfläche (16, 17, 18, 19) des Brenners in den Brennstoff eingetragen wird und/oder an einer Kontaktoberfläche der Heiz- und/oder Zündeinrichtung (14') brennerinnenseitig in den Brennstoff eingetragen wird, die mit einer für den Eintrag der benötigten Wärmeenergiemenge in den Brennstoff zurA method according to claim 18 or 19, characterized in that the amount of heat energy required within the burner for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition at a sufficient time for the expiration of the initial pyrolysis and ignition residence time with the flowing fuel in contact or in Actively connected burner inside surface (16, 17, 18, 19) of the burner is registered in the fuel and / or on a contact surface of the heating and / or ignition device (14 ') burner inside is registered in the fuel, with a for the entry the amount of heat energy required in the fuel for
Erzeugung der initialen Pyrolyse und Zündung ausreichenden Verweilzeit brennerinnenseitig mit dem Brennstoff in Kontakt oder in Wirkverbindung steht, wobei die Oberfläche (16, 17, 18, 19) und/oder die Kontaktoberfläche von der Brennstoffdüse (2) und/oder dem Stabilisierungsring (9) mit Zahnkranz (15) gebildet wird/werden oder diese umfasst/umfassen. Generation of the initial pyrolysis and ignition sufficient residence time is inside the burner with the fuel in contact or in operative connection, wherein the surface (16, 17, 18, 19) and / or the contact surface of the fuel nozzle (2) and / or the stabilizing ring (9) with sprocket (15) is formed or include / include.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 - 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüse (2) und/oder der Stabilisierungsring (9) einen von elektrischem Strom durchfließbaren Heizdraht (20) oder einen induktiv beheizten Bereich aufweist/aufweisen, mittels welchem jeweils die innerhalb des Brenners für die Entstehung und den Ablauf der initialen Pyrolyse und Zündung benötigte Wärmeenergiemenge erzeugt und bereitgestellt wird. Method according to one of Claims 18-20, characterized in that the fuel nozzle (2) and / or the stabilizing ring (9) has / has a heating wire (20) which can be flowed through by electric current or an inductively heated region, by means of which in each case the inside of the Burner is generated and provided for the formation and the course of the initial pyrolysis and ignition required amount of thermal energy.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 - 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die brennerinnenseitige Oberfläche (16, 17, 18, 19) und/oder die Kontaktoberfläche und/oder der Stabilisierungsring (9) mit Zahnkranz (15) und/oder ein brennermündungsseitiger Innenoberflächenbereich des Brennstoffrohrs (1 ) mittels der Heiz- und/oder Zündeinrichtung (14, 14') auf eine Temperatur von > 200 °C, insbesondere von > 450 °C, vorzugsweise von zwischen 600 °C - 700 °C, erwärmt wird. 22. The method according to any one of claims 18 - 21, characterized in that the burner inner side surface (16, 17, 18, 19) and / or the contact surface and / or the stabilizing ring (9) with sprocket (15) and / or a brennermündungsseitiger Inner surface area of the fuel tube (1) by means of the heating and / or ignition device (14, 14 ') to a temperature of> 200 ° C, in particular of> 450 ° C, preferably between 600 ° C - 700 ° C, is heated.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 - 22, dadurch gekennzeichnet, dass der partikelförmige, insbesondere staubförmige, Brennstoff im Brenner mit einer Konzentration zwischen 0,1 und 10 kg (Brennstoff) / kg (Traggas) und/oder einer Fördergeschwindigkeit zwischen 5 und 30 m/s an der brennerinnenseitigen Oberfläche (16, 17, 18, 19) und/oder der Kontaktoberfläche und/oder dem Stabilisierungsring (9) mit Zahnkranz (15) und/oder dem brennermündungsseitigen Innenoberflächenbereich des Brennstoffrohrs (1 ) entlanggeführt wird. Method according to one of claims 18 - 22, characterized in that the particulate, in particular dust-like, fuel in the burner with a concentration between 0.1 and 10 kg (fuel) / kg (carrier gas) and / or a conveying speed between 5 and 30 m / s on the burner inside surface (16, 17, 18, 19) and / or the Contact surface and / or the stabilizing ring (9) with sprocket (15) and / or the burner mouth side inner surface area of the fuel pipe (1) is guided along.
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