NO161344B - Apparat til kullforbrenning. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår et kullforbrenningsapparat.

Apparatet gjør det mulig å minske mengden av nitrogenoksyder (i

det følgende forkortet til N0X), spesielt kan det oppnås et meget lavt innhold av N0X når det brennes pulverisert kull.

På grunn av endringer i brennstoff-situasjonen for tiden

har store kokere for slike innretninger som varme kraft-

stasjoner hvor kull anvendes som brennstoff, fått økende interesse. Kull er i dette tilfelle blitt pulverisert til for eksempel størrelser hvorav ca. 70% er under 74 pm, for forbedring av brennbarhet og regulerbarhet.

Som vel kjent vil det imidlertid lett kunne dannes NOx som biprodukt ved forbrenning i forbrenningsinnretninger for store mengder, og dette har vært én av hovedårsakene til luftforurensning; således er det blitt gjort visse grunn-forbedringer i brennere eller forbedring ved forbrenningen i hele forbrenningsovnen.

Et spesielt problem som oppstår ved forbrenning av pulverisert

kull, er at en organisk nitrogentype (i det følgende omtalt som brennstoff-N) som finnes i store mengder (vanligvis 1-2 vekt%) i pulverisert kull, danner NO X , og dette NO xutgjør størstedelen av N0x som dannes ved forbrenning.

De respektive dannelsesreaksjoner for N0x og N2 fra brennstoff-N uttrykkes ved de følgende ligninger (1) og (2), og disse to reaksjoner foregår i konkurranse med hverandre:

For å gjøre ^-dannelsen fremherskende og opprettholde for-brenningskapasiteten, er det således viktig å sikre en høy-temperatur-reduksjonsflamme.

Vanligvis er en forbrenningsprosess som omtales som to-

trinns forbrenning, en anvendelse av denne forbrenningsreaksjon.

Som vist på fig. 1 dannes det nemlig en sone med underskudd på

luft i brenner-sonen 53 i en forbrenningsovn 51, og en luft-

mengde som svarer til den ovennevnte luftmengde som er i underskudd, tilføres gjennom den såkalte etterluft-åpning 57 tilveiebrakt nedstrøms for brennere 55 for bevirkning av fullstendig

forbrenning, hvorved forbrenning i hele forbrenningsovnen for-bedres slik at den mengde NO som strømmer ut, reduseres. Når det gjelder nylig innstallerte kokere hvor det anvendes alminne-lig kull som brennstoff, er konsentrasjonen av N0x som strømmer ut fra disse, for tiden blitt redusert ned til ca. 200 ppm.

Når det gjelder totrinns-forbrenningen, dannes det imidlertid halvbrente kullpartikler (trekull) i brennersonen hvor det er underskudd på luft, og det kreves et stort fritt rom i ovnen for fullstendig forbrenning av trekullet ved etterluft. Skjønt den ovenfor beskrevne forbrenningsprosess er meget effektiv til minskning av NOx ved forbrenningen, har den således likevel en viss begrensning.

Den såkalte dobbeltmotstands-brennertype er derfor blitt ut-viklet, som er oppbygget slik at de respektive brennere kan be-virke lav NO -forbrenning basert på ovenstående prinsipp, i stedet for regulering av forbrenningen i hele kokeren. Fig. 2 illustrerer dobbeltmotstands-brennertypen. Pulverisert kull bæres av en bærerluft (primær luft) i en mengde på 20-30 % av forbrenningsluft, som ledes gjennom et rør 8 med pulverisert kull, i form av en strøm av pulverisert kull, og injiseres gjennom en injeksjonsåpning 9 inn i en forbrenningsovn. Denne strøm av pulverisert kull brennes inne i forbrenningsovnen med en forholdsmessig lav luft-andel, under dannelse av reduserende mellomprodukter og reduksjon av en del av NOx i gassfase. Ved den ytre perifere del av den flamme som dannes ved forbrenning av strømmen av det pulveriserte kull, ledes det på den annen side en sekundær-luftstrøm 4 som har gått gjennom en sekundær luft-motstand 12 og som er bibrakt en hvirvelkraft ved en luft-vinge (blad, skovl e.l.) 16, gjennom en injeksjonsåpning 11, og videre ledes det ved den ytre perifere del av den, en ternær-luft 6 som har gått gjennom en ternær-luft-motstand 14, gjennom en injeksjonsåpning 7. Således ledes luft til flammen etter gassfase-reduksjonen under brenning av ubrent materiale. På en slik måte utføres en totrinns-forbrenning ved hjelp av en enkelt brenner, og en reduksjon av NOx ned til for eksempel ca. 400 ppm (prosentvis reduksjon: ca. 40 %) er blitt vist. For oppnåelse av en lav NOx~konsentrasjon ved hjelp av en slik brennertype fordres det at brennerflammen adskilles fra sekundær-luften og ternær-luften i nærheten av en brenner-innsnevring 18 i forbrenningsovnen for dannelse av en god reduksjonsatmosfære og dessuten motsatt at flammen (eller gassen) blandes med disse luftstrømmer nedstrøms for denne flamme for god brenning av ubrente materialer. Skjønt sekundær-luften 4 vanligvis er adskilt fra ternær-luften 6 ved hjelp av en hylse 10 når det gjelder en slik brennertype, er det imidlertid i praksis blitt funnet at strømmen av det pulveriserte kull, sekundær-luft-strømmen og ternær-luftstrømmen lett blandes sammen i nærheten av utløpet fra brennerinnsnevringen slik at det blir vanskelig i tilstrekkelig grad å adskille og opprettholde høytemperatur-reduksjonsflammen i forbrenningens startfase. Videre har man til opprettholdelse av flammen i konvensjonelle brennertyper anvendt skovlhjul av den såkalte bredvinkel-spredningstype for å gjøre det meget vanskelig for høytemperatur-reduksjonsflammen å eksistere i nærheten av en brenners sentralakse på konsentrert måte.

I betraktning av ovenstående problemer er formålet med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et forbrenningsapparat som kan forbedre NOx~reduksjonen i stor utstrekning.

Apparatet ifølge oppfinnelsen med foretrukne ut-førelsesformer er angitt i kravene, og det vises til disse.

Det refereres nå til tegningene.

Fig. 1 viser et skjematisk riss av et konvensjonelt totrinns forbrenningsapparat. Fig. 2 viser et tverrsnitt av et konvensjonelt kullforbrenningsapparat. Fig. 3 viser et forklarende riss som illustrerer en ut-førelsesform av kullforbrenningsapparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 4 viser et forklarende riss som typisk illustrerer for-brenningstilstanden i apparatet ifølge fig. 3. Fig. 5 viser et forklarende riss som illustrerer forbrennings-tilstanden for pulverisert kull i det tilfelle hvor en ternær-luftstrøm tilføres på en hvirvlende måte i apparatet ifølge fig. 4. Fig. 6 viser et detaljert riss av en kryssformet plate festet på spissenden av pulverisert-kull-røret (kullpulver-røret) ved den foreliggende oppfinnelse. Fig. 7 viser et tverrsnitt av fig. 6 sett i en pilmerke-retning langs A-A-planet.

Den foreliggende oppfinnelse vil bli konkret beskrevet ved hjelp av utførelsesformer illustrert på tegningene.

Fig. 3 viser et tverrsnitt som illustrerer basis-strukturen hos forbrenningsapparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse,

og fig. 4 viser et forklarende snitt som typisk illustrerer tilstanden på forbrennings-tidspunktet i apparatet ifølge fig.

3, som beskrevet ovenfor. Dette apparat består av et pulverisert-kull-rør 8 åpent ved en brennerinnsnevringsdel 18 på sideveggen hos en forbrenningsovn, og en injeksjonsåpning 9 i røret; et sekundær-luft-rør 10 tilveiebrakt i form av dobbelt rør for dannelse av en sekundær-luft-kanal på den ytre periferi hos pulverisert-kull-røret, og en injeksjonsåpning 11 i røret 10;

en ternær-luft-kanal 7 tilveiebrakt mellom sekundær-luft-

kanalen 10 og brennerinnsnevringen 18 på den ytre periferi hos kanalen 7, og en injeksjonsåpning i kanalen 7; et "bluff"-

legeme 20 med et L-formet tverrsnitt tilveiebrakt ved injeksjonsåpningen 9 i pulverisert-kull-røret 8; et spjeld 30, en skundær-luft-motstand 12 og en luft-vinge 16, hver tilveiebrakt i luft-kanalen hos sekundær-luft-røret 10; et spjeld 32, en ternær-luft-

motstand 14 og en luft-vinge 16A, hver tilveiebrakt i kanalen 7 for ternær-luften; og en utoverrettet ledemuffe 22 tilveiebrakt på endedelen av sekundær-luft-røret 10.

Ved den ovenfor beskrevne utførelse av brenneren er "bluff"-legemét 20 med et L-formet tverrsnitt i form av en ringformet skive med et hull gjennom hvilket kullpulver-strømmen ledes i den sentrale del derav og er tilveiebrakt ved åpningsenden i pulverisert-kull-røret 8, idet én side av elementet har et L-formet tverrsnitt dannet nesten loddrett på den aksiale retning av pulverisert-kull-røret 8 og den annen side derav er dannet enten parallelt med den aksiale retning av pulverisert-kull-røret mot forbrenningsovnen eller ved en slik vinkel at siden forstørres i den radiale retning. Videre, for forøkelse av tennbarhet ved injeksjonsåpning-utløpet i pulverisert-kull-røret og dessuten for dannelse av høytemperatur-reduksjonsflammen ved utløpsenden med sikkerhet, hvis det tilveiebringes et for-stykke dannet ved en fremskytning av den indre perifere overflatedel av pulverisert-kull-røret ved injeksjonsåpningsutløpet i dette mot innsiden av pulverisert-kull-røret 8, er det mulig mer å sikre effektiviteten ved den foreliggende oppfinnelse. På fig. 3 og 4 er for-stykket vist i form av en kontinuerlig ring, men det kan være tagget, dvs. forsynt med bortkuttede deler i det. Videre kan det i injeksjons-åpningsutløpet være tilveiebrakt en kryssformet plate 60 eller en rettlinjet plate 60 for innvendig tenning som vist på fig. 6 og 7. Inner-diameteren eller -dimensjonen d^ hos "bluff"-legemet 2 0 og inner-diameteren d2 hos pulverisert-kull-røret 8 bestemmes fortrinnsvis i henhold til relasjonen 0,7<<>(d1/d2)^ 1,0, og mest foretrukket slik at man får en d1/d2 på ca. 0,9. Forholdet d^/d2 er ikke begrenset til det ovennevnte område,

men hvis forholdet d1/d2 er for lite, rager "bluff"-legemet for mye fremover mot innsiden av pulverisert-kull-røret under økning av strømningshastigheten av strømmen av pulverisert kull som går gjennom injeksjonsåpningen 9 og øker følgelig trykk-fallet inne i kull-tilførselsrøret. Vinkelen 6-^ dannet mellom to sider av det L-formede tverrsnitt hos elementet i "bluff"-legemet 20, har en flamme-opprettholdelses-virkning når den

ikke er mindre enn 90°. Ifølge oppfinnelsen er denne

vinkel 90-150°, hvorved man i tillegg får en

funksjon med utvidelse av sekundær-luft-strømmen rundt "bluff"-legemet mot utsiden av dette og det er mulig grundig å adskille den sentrale reduserende flamme I fra den oksyderende flamme II som omgir flammen I. Videre er det mellom utløpet fra pulverisert-kull-røret 8 og den reduserende flamme I dannet en forbrenningssone I for flyktige materialer av pulverisert kull, hvilken sone grenser opp til den reduserende flamme I.

Når det gjelder avstanden mellom "bluff"-legemet 20 og sekundær-luft-røret 10, dvs. størrelsen av den ringformede injeksjonsåpning 11 for sekundær-luften, er forholdet mellom forskjellen (d^-d,,) mellom den ytre diameter d^ hos "bluff"-legemet og den indre diameter d2 hos pulverisert-kull-røret 8,

og forskjellen (d^-d.-,) mellom den indre diameter d^ hos sekundær-luft-røret 10 og den indre diameter d2 hos pulverisert-kull-røret 8, foretrukket å være 0,5 eller mer (dvs. (d-^-d,,)/-

(d^-d-j) >0,5) , spesielt i området 0,5-0,9. Forholdet er ikke begrenset til det ovennevnte område, men hvis størrelsen av injeksjonsåpningen 11 for sekundær-luften er for stor, er adskillelsen av sekundær-luften fra den reduserende flamme I util-strekkelig, og siden sekundær-luften blandes i den reduserende flamme, vil det reduserende radikal lett kunne oksyderes. Hvis størrelsen av injeksjonsåpningen 11 er for liten, er det vanskelig å tilføre en tilstrekkelig mengde av sekundær-luften, og kraftforbruket øker på grunn av økning i strømingspassasje-motstanden.

Rundt den ytre perifere del av pulverisert-kull-røret 8

er sekundær-luft-røret (hylsen) 10 tilveiebrakt, og videre rundt dette rør 10 og mellom dette rør 10 og en brenner-innsnevring 18 er det tilveiebrakt en kanal for ternær-luften 7 under dannelse av en ringformet kanal. Disse hylser kan anta en form hvor deres diameter ikke er utvidet ved deres spiss-endedel, dvs. at hele hylsen kan ha form av en avkuttet sylinder, men som vist på fig. 3 og 4 er det foretrukket å tilveiebringe en utover-rettet ledemuffe 22 ved endedelen på sekundær-luft-røret 10 og dessuten tilveiebringe en trakt lik

del 23 ved en brenner-innsnevring 18, slik at diameteren kan utvides mot åpningsenden. Når man har en slik form er det mulig å utføre adskillelsen av gassene mer effektivt, som beskrevet senere. Videre kan "bluff"-legemet 20 og ledemuffen 22 være oppbygget slik at de respektive veggtykkelser hos elementene gradvis kan økes mot åpningsenden på siden av forbrenningsovnen hvorved de respektive ytre-diameter-deler utvides mot åpningsenden i en spissere vinkel enn den vinkel i hvilken de respektive indre-diameter-deler utvides.

Ledemuffen 22 som er tilveiebrakt ved endedelen av sekundær-luft-røret 10 har en form hvor dens diameter utvides mot åpningsenden som beskrevet ovenfor, og vinkelen 92 hos ledemuffen 22 med den horisontale akse er fortrinnsvis i området 3 0°-50° slik at en oksyderende flamme II som skyldes sekundær-luf ten, kan dannes utenfor den reduserende flamme I, som vist på fig. 4. Denne vinkel er ikke alltid begrenset til ovennevnte område, men hvis den er for liten, kommer den oksyderende flamme II innover slik at høytemperatur-reduksjonsflammen I innsnevres og forårsaker dessuten ofte et forbrenningstap av ledemuffen 22. Hvis vinkelen er for stor, dispergeres og reverseres den tertiær luft som kommer ut fra en injeksjonsåpning 23 utenfor ledemuffen 22, langs veggen inne i ovnen slik at det blir vanskelig å forenes i en forbrenningssone IV. Videre er det foretrukket at 82 bestemmes i betraktning av størrelsen av en vinkel 9^ i den traktlignende del 26 i brenner-innsnevringen. Når det gjelder størrelsen av injeksjonsåpning 2 3 mellom brennerinnsnevringen 18 og sekundær-luft-røret 10: når den indre diameter i sekundær-luf t-røret 10 er d4, den ytre diameter i ledehylsen 22 er d5 og den indre diameter i brennerinnsnevringen 18 er d6, er størrelsen foretrukket å være (d5-d4)/(d6-d4) 2|0 ,5 , spesielt (d5-d4)/(d6-d4)=0,5-0,9.

Sekundær-luften 4 ledes gjennom et spjeld 30 og en luft-motstand og gis en hvirvlende kraft ved en sekundær-luft-vinge 16. Deretter ledes den gjennom "bluff"-legemet 20 med et L-formet tverrsnitt og et rør for tilføring av sekundærluften 10 og blåses i ovnen gjennom injeksjonsåpningen 11. Denne sekundær-luft forbrukes på det tidspunkt hvor den oksyderende flamme II på fig. 4 dannes.

Ternær-luften 6 (kanal 7) ledes gjennom et spjeld 32, en luftmotstand 14 og en ternær-luft-vinge 16A og blåses i ovnen gjennom en injeksjonsåpning 23 som er utformet mellom ledemuffen 22 på sekundær-luft-røret 10 og brenner-innsnevringen 18. Luften dispergeres da først utover på grunn av lede-muffens 22 vinkel og den hvirvlende kraft som påføres ved luft-motstanden 14 og luft-vingen 16A, og forenes deretter nedstrøms for en avnitreringssone III under dannelse av en fullstendig oksydasjonssone IV (se fig. 4). For dannelse av en klar fullstendig oksydasjonssone IV er det foretrukket å tilveiebringe en hvirveldannings-innretning såsom luft-vingen 16A for derved å påføre ternær-luften en sterk hvirvlende kraft. Når ternær-luf ten hvirvles som ovenfor, dispergeres luften først utover og strømmer deretter med sikkerhet inn i den fullstendige oksydasjonssone IV som er en etterstrøms-sone hvor avnitrerings-reaksjonen er blitt fullført, hvorved det er mulig fullstendig å brenne ubrente materialer.

I det brennerapparat som er vist på fig. 3 og 4, ledes pulverisert kull i form av en strøm av pulverisert kull 2,

.gjennom pulverisert-kull-røret 8 og injeksjonsåpningen 9 og injiseres inn i ovnens indre. Som vist på fig. 3. dannes det på dette tidspunkt en hvirvelstrømning 24 inne i den L-formede del av "bluff"-legemet 20 på grunn av at "bluff"-legemet har et tverrsnitt med L-form. Hvirvelstrømningen hindrer at strømmen av det pulveriserte kull diffunderer mot utsiden av den L-formede del, og strømmen antennes der under bevirkning av en flamme-opprettholdende funksjon. Nedstrøms for "bluff"-legemet dannes det nemlig en hvirvelstrømningssone hvor pulverisert kull iblandes fra innsiden og luft iblandes fra utsiden under dannelse av en god antennelsesflamme der. Som et resultat av dette dannes det en høytemperatur-reduksjonsflammedel I i nærheten av brenneren. Som denne reduserende flammedel I spaltes nitrogenforbindelsene i kullet til flyktige nitrogenforbindelser (flyktig stoff N) og nitrogenforbindelser som finnes i trekullet (trekull N) som vist ved følgende ligning:

Flyktig N inneholder radikaler såsom .NH2f.CN osv. som reduserende mellomprodukter og reduserende mellomprodukter såsom CO. Til og med i høytemperatur-reduksjonsflammen kan en liten mengde N0x dannes lokalt, men dette omdannes til reduserende radikaler via hydrokarbon-radikaler såsom .CH som finnes i strømmen av det pulveriserte kull som vist ved følgende ligning (4):

Rundt høytemperatur-reduksjonsflammen I dannes videre

den oksyderende flamme II ved sekundær-luften 4 og denne flamme II oksyderer flyktig FN fra høytemperatur-reduksjonsflammen

I og nitrogen C^) i luft under dannelse av brennstoff-NO og termisk NO, som vist ved de følgende ligninger (5) og (6):

I den reduserende sone (III) omsettes NO som er dannet i den oksyderende flamme II, med reduserende mellomprodukter (*NX) som finnes i høytemperatur-reduksjonsflammen I under dannelse av N£f således utføres det en selv-denitrering, X representerer H~, C osv.

I fullstendig-oksydasjons-sonen IV som er utformet ned-strøms for den reduserende sone III, ledes ternær-luften 6 ned-strøms for den reduserende sone III, og nevnte N-holdige trekull (trekull N) og ubrente materialer forbrennes fullstendig der, som beskrevet ovenfor. Det er blitt observert at på denne tid omdannes trekull TN til NO med en omdannelse på flere %; følgelig er det vanskelig å redusere en slik mengde dannet NO ved hjelp av en hydrodynamisk operasjon; således er det ønskelig å overføre trekull TN til gassfasen i størst mulig grad før dette trinn. Siden det ved den foreliggende oppfinnelse finnes en kondensert-høytemperatur-reduksjonsflamme innvendig, befordres overføringen av trekull TN til gassfasen på grunn av flammens høye temperatur, og likevel hemmes omdannelsen til NO etter overføringen på grunn av den reduserende atmosfære.

Fig. 5 viser et riss som typisk illustrerer strukturen av pulverisert-kull-flammen i det tilfelle hvor ternær-luften 6 tilføres i form av en hvirvlende strøm på fig. 4. I dette tilfelle er forbrenningssonen IQ, for flyktige materialer, reduksjonsflamme-delen I (sone for dannelse av reduserende middel), oksydasjonsflamme-del II (oksydasjonssonen) og denitrerings-flammedel III (denitreringssone) representert tydeligere enn sonene på fig. 4.

Siden ledemuffen 22 bringes til høye temperaturer, er det ønskelig å avkjøle den for å beskytte materialet i den. Som hjelpemiddel for dette kan et furet, riflet rør ("groove like rifle tube")utformes på muffens ytre overflate i samme retning som ternær-luftens hvirvlende retning for forøkelse av dens overflateareal. Videre kan det tilveiebringes finner på den del hvor muffen utsettes for stråling fra forbrenningsovnen for derved å forøke kjøleeffekten. Enda videre kan muffen,

for forhindring av aske-tilheftelse på muffen 22, forsynes med et visst antall luftehull.

På de deler hvor "bluff"-legemet 20 og ledemuffen 22 abraderes, kan det tilveiebringes et høytemperatur-abrasjons-motstandsdyktig materiale såsom keramikk.

"Bluff"-legemet 20 kan være forsynt med et visst antall luftehull eller innskjæringer for forhindring av aske-tilhefting. I det tilfelle hvor legemet er forsynt med innskjæringer, oppnåes det også en effektivitet ved forhindring av deformasjon av det på grunn av termisk spenning.

"Bluff"-legemet 20 kan være utformet adskilt fra røret for pulverisert kull 8 og montert på rørets endedel, eller det kan være utformet i sammenheng med røret.

Videre kan "bluff"-legemet 20 bestå av en flerhet av be-standdeler med krysantemum-form som åpnes eller lukkes.under drift fra utsiden slik at åpningsdelens (injeksjonsåpning 9) dimensjon derved varieres.

Når tilførselssystemet for sekundær-luft og ternær-luft

er delt i to luftledninger ved hjelp av en dobbelt-vindkasse og de respektive luft-ledninger er forsynt med en vifte slik at man derved uavhengig kan regulere mengden tilført luft og påført luft-trykk, er den tekniske effekt av den foreliggende

oppfinnelse mer sikret.

Ved den foreliggende oppfinnelse er "bluff"-legemet 20 festet til røret for pulverisert kull 8, som vist på fig. 3, slik at man derved forhindrer pulverisert kull fra å diffundere; følgelig er det mulig at høytemperatur-reduksjonssonen kommer mye nærmere brennerens spisse ende sammenlignet med en brenner av konvensjonell type som vist på fig. 2. Selv når sekundær-luf ten og ternær-luften injiseres under anvendelse av en konvensjonell hylse (nummer 10 på fig. 2) dannes således høy-temperatur-reduks jonssonen oppstrøms for et punkt hvor disse luftstrømmer blandes; følgelig er det mulig å utføre en for-holdsvis god gassfase-reduksjon. Ved imidlertid i tillegg å tilveiebringe vifter for adskilt tilførsel av sekundær-luften og ternær-luften, og ytterligere tilveiebringe, som vist på

fig. 3, spjeld 30 og 32, luft-motstander for sekundær-luften og ternær-luften 12 og 14 og luft-vinger for sekundær-luften og ternær-luften 16 og 16A, som hvirvlingsinnretninger ved enden, for uavhengig å regulere de respektive trykk og mengder av disse luftstrømmer og for å kunne bibringe dem en hvirvlende kraft, er det mulig ytterligere skarpt å adskille sekundær-luf ten og ternær-luften fra høytemperatur-reduksjonsflammen I. I dette tilfelle er det funnet at når trykket i ternær-luften

6 er for eksempel 120 mm Aq oppstrøms for luft-motstanden 14, oppnåes det gode resultater. Videre er det blitt funnet at et mengdeforhold mellom ternær-luften 6 og sekundær-luften 4

i området ca. 3,5 ~ 4,5 : 1 er effektiv. Dessuten er forholdet ca. 2:1 når det gjelder konvensjonelle brennere. Når ovennevnte innretning anvendes, bevarer sekundær-luften 4 og/eller ternær-luften 6 hver en sterk, hvirvlende kraft og en passende mengde og injiseres gjennom brenner-innsnevringen inn i ovnen i en vid vinkel; følgelig, til og med når høytemperatur-reduks jonsf lammen dannes i nærheten av brennerens spiss-ende, som beskrevet ovenfor, er blandingen av høytemperatur-reduksjons-flammen med sekundær-luften eller ternær-luften liten i nærheten av brennerens spiss-ende; således er det mulig å danne en god gassfase-reduksjonssone III. Nedstrøms for høytemperatur-reduks jonsf lammen reduseres på den annen side injeksjonsenergiene

for sekundær-luften og ternær-luften, disse luftstrømmer strømmer i brennerens aksiale del og ubrente materialer brennes.

For å rekonstruere den eksisterende brenner i forbrenningsovnen ifølge den foreliggende oppfinnelse, er det økonomisk å danne det "bluff"-legeme som har L-form 20 og den traktlignende del 22 ved de respektive åpningsender hos røret for pulverisert kull 8 og sekundær-luft-røret (hylsen) 10.

Det er videre blitt stadfestet ved hjelp av forsøk at når det tilveiebringes en hvirvlings-innretning i de respektive passasjeveier for nevnte sekundær-luft 4 og ternær-luft 6, og sekundær-luften 4 injiseres med en annerledes hvirvelstyrke eller i en annen retning enn for ternær-luften 6, er det mulig å danne den sirkulerende hvirvelstrøm av den oksyderende flammedel som er vist ved symbolet II på fig. 4, på en stabilisert måte. På grunn av tilstedeværelse av denne sirkulerende hvirvelstrøm II, er den ytterste perifere luft (ternær-luften 6) meget effektivt adskilt fra strømmen med pulverisert kull rundt den sirkulerende hvirvelstrøm II, og dessuten er det, på grunn av tilstedeværelse av denne hvirvelstrøm, mulig med lett-het å utføre blanding av ternær-luften med høytemperatur-reduks jonsf lammen I, nedstrøms for hvirvelstrømmen. Hvirvlings-retningen for sekundær-luften kan være den samme som, eller motsatt av, retningen for ternær-luften.

Ved den foreliggende oppfinnelse er luftforholdet (forholdet mellom mengden tilført luft og mengden luft som er nød-vendig for teoretisk kullforbrenning) av den primær-luft som tilføres til røret for pulverisert kull 8, 1,0 eller mindre, fortrinnsvis i området 0,2-0,35. Videre er volumforholdet mellom primær-luft og sekundær-luft fortrinnsvis i området 1,0-0,7, bg volumforholdet mellom ternær-luften og sekundær-luften er fortrinnsvis i området fra 2:1 til 6:1, spesielt 3,5:1 til 6:1.

Som primær-, sekundær- og ternær-luftstrømmer kan det anvendes luft, forbrennings-avløpsgass, blandinger derav osv.

Forbrenningsapparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse kan monteres på ovnsveggen som et brennerapparat i form av et enkelt trinn eller en flerhet av trinn eller i kombinasjon med andre kjente brennerapparater. I det tilfelle hvor det monteres i form av en flerhet av trinn, er det, hvis den mengde brennstoff som tilføres til en lavere-trinns-brenner, er større enn til en øvre-trinns-brenner, mulig å virkeliggjøre gode forbrenningsbetingelser hvor mengden ubrente materialer, som helhet betraktet, er liten.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt

et "bluff"-legeme med en spesiell form i åpningsenden av et rør med pulverisert kull, hvorved det er mulig å hindre pulverisert kull fra å diffundere, idet det dannes en god reduserende flamme I i nærheten av injeksjonsåpningen for røret med pulverisert kull og dessuten dannes en oksyderende flamme II på en adskilt måte fra den reduserende flamme I rundt dens ytre perifere side. Således kommer den reduserende flamme I i umiddelbar nærhet til injeksjonsåpningen for røret med pulverisert kull, mens den er omgitt av den oksyderende flamme II og bevarer en høy temperatur slik at det derved dannes en stor mengde reduserende mellomprodukter; når følgelig den reduserende flamme blandes med den oksyderende flamme nedstrøms for den reduserende flamme, som beskrevet ovenfor, er det mulig å ut-føre denitrering av forbrenningsproduktene med høy effektivitet. Videre, siden ubrente materialer som finnes i forbrennings-gassen, brennes fullstendig ved den ternære luft som tilføres fra den ytre perifere side av sekundær-luften, er det mulig i en merkbar grad å redusere ubrente materialer som finnes i forbrennings-utløpsgassen. Videre dannes det med sikkerhet flamme ved antennelse ved brennstoff-injeksjonsåpnings-delen; når apparatet følgelig anvendes spesielt for brennere for gass-brennstoff som sannsynligvis vil skape problemer når det gjelder forbrenning inne i forbrenningsovnen, såsom forbrennings-vibrasjon osv., er det mulig å oppnå gode resultater.

Claims (9)

1. Apparat til kullforbrenning omfattende et tilførselsrør (8) for pulverisert kull (kullpulverrør) innsatt i en brenner-innsnevring (18) på sideveggen av en forbrenningsovn og for tilførsel av pulverisert kull sammen med luft inn i forbrenningsovnen, en innretning for tilførsel av pulverisert kull og luft inn i kullpulverrøret (8), en sekundær-luft-passasjevei anordnet mellom kullpulver-røret (8) og et sekundær-luft-tilførselsrør (10) , hvilket sekundær-luft-tilførselsrør (10) er konsentrisk med kullpulver-røret (8) og anordnet på den ytre perifere side av kullpulver-røret (8) , en tertiær-luft-passasjevei (7) anordnet på den ytre perifere side av sekundær-luft-tilførselsrøret (10), en innretning for tilførsel av luft eller en oksygenholdig gass inn i nevnte sekundær-luft-passasjevei og inn i nevnte tertiær-luft-passasjevei (7), og et "bluff"-legeme (20) som er anordnet ved brennerenden av kullpulverrøret (8) og som omgir og forlenger dette rør, karakterisert ved at "bluff"-legemet (20) har en L-lignende tverrsnittsform, og at en første del av denne L er perpendikulær på og forbundet med kullpulverrøret (8), og en andre del er parallell med kullpulverrøret (8) og er forbundet med og forlenger nevnte første del ved å danne en vinkel (©i) , i området 90-150° med den første del.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at den indre diameter av kullpulverrøret (8) er mindre enn den indre diameter dannet av nevnte andre del av "bluff"-legemet (20).

3. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at forholdet mellom den indre diameter d-^ av "bluf f "-legemet (20) og den indre diameter d2 av kullpulverrøret (8) (d1/d2) er i området 0,7-1,0.

4. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at den vinkel ( Qi), som dannes mellom to sider av "bluff"-legemet (20) er 90°.

5. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at forholdet mellom differensen mellom den ytre diameter d3 av "bluff"-legemet (20) og den indre diameter d2 av kullpulverrøret (8) (d3-d2) og differensen mellom den indre diameter d4 av sekundær-luft-røret (10) og den indre diameter d2 av kullpulverrøret (8) (d4-d2), dvs. (d3~d2)/-(d4-d2), er 0,5 eller mer.

6. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at en utover-åpnende ledemuffe (22) er anordnet ved åpningssenden av sekundær-luft-tilførselsrøret (10), og vinkelen G2 som denne ledemuffe (22) danner med den horisontale akse er 30° eller mer.

7. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at brenner-innsnevringen (18) danner en traktlignende del (26) hos hvilken diameteren øker i retning mot forbrenningsovnen.

8. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at brenner-innsnevringen (18) danner en traktlignende del hos hvilken diameteren øker mot forbrenningsovnen, og forholdet mellom differensen mellom den ytre diameter d5 av ledemuffen (22) og den indre diameter d4 av sekundær-luft-tilførselsrøret (10) (d5-d4) og differensen mellom den indre diameter d6 av brenner-innsnevringen (18) og den indre diameter d4 av sekundær-luft-tilførselsrøret (10) (dg-d4) er 0,5 eller mer.

9. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at en hvirvlings-innretning (14, 16A) er anordnet i de respektive passasjeveier for sekundær-luften og tertiær-luften.