WO2017009475A2 - Brenner und verfahren für eine zündfeuerung mit staubförmigem brennstoff - Google Patents

Brenner und verfahren für eine zündfeuerung mit staubförmigem brennstoff Download PDF

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WO2017009475A2
WO2017009475A2 PCT/EP2016/066990 EP2016066990W WO2017009475A2 WO 2017009475 A2 WO2017009475 A2 WO 2017009475A2 EP 2016066990 W EP2016066990 W EP 2016066990W WO 2017009475 A2 WO2017009475 A2 WO 2017009475A2
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burner
primary air
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Alfons Leisse
Sebastian Rehfeldt
Malgorzata Stein-Brzozowska
Christian Bergins
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Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K1/00—Preparation of lump or pulverulent fuel in readiness for delivery to combustion apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K3/00—Feeding or distributing of lump or pulverulent fuel to combustion apparatus
    • F23K3/02—Pneumatic feeding arrangements, i.e. by air blast

Definitions

  • the invention is directed to a burner for the combustion of particulate, in particular pulverulent, fuel, preferably coal or biomass, comprising a fuel-carrying primary air tube with a coaxially arranged fuel ignition device and at least one further coaxial surrounding secondary air tube or tertiary air tube.
  • the invention is directed to a method for operating such a burner.
  • Burners of steam generators of a large power plant which are fired with a particulate fuel, especially coal dust, require when starting the possibly also a grinding plant comprehensive system of auxiliary firing or Zündfeuerung, which ensures that the burner supplied fuel (coal) is burned safely. Only after ignition of the promoted in the burner fuel flow to form a stable combustion, the ignition firing or auxiliary firing is switched off.
  • pulverized fuel burners are started when the associated ignition firing, which is operated on the basis of auxiliary fuels such as gas or oil, is activated. This is regulated in DIN EN 12952-9.
  • This ignition firing forms a fuel ignition device of the burner and is often in the form of a coaxially movable in a core air tube ignition lance.
  • the immediately upstream fuel processing which includes a grinding and drying of the fuel
  • the immediately upstream fuel processing which includes a grinding and drying of the fuel
  • the Zündfeuerung and this comprehensive fuel ignition usually consists of burners that burn gaseous or liquid auxiliary fuels such as natural gas or fuel oil to form a pilot flame.
  • Such generic burners are known from DE 42 17 879 A1, DE 43 25 643 A1, DE 195 27 083 A1 and EP 1 741 977 B1.
  • an ignition lance is arranged within a core air tube, which is surrounded by a fuel-conveying primary air tube, on the longitudinal axis of the burner, by means of which the fuel delivered in the primary air tube is ignited.
  • the cost of training and maintaining the necessary technical infrastructure for the auxiliary firing can be reduced if the consumption of gaseous or liquid auxiliary fuels can be reduced or even completely avoided.
  • the invention is therefore based on the object to provide a solution with which reduce the use and consumption of liquid or gaseous auxiliary fuel or completely avoided.
  • the object is achieved in that within the primary air tube and coaxial with this a particulate, especially dusty, Zündbrennstoff, preferably coal or biomass, leading fuel ignition tube is formed, which coaxially surrounds a guide tube, the one therein disposed and acting on the pilot fuel Zündbrennstoffzünd observed, wherein the fuel ignition tube and the guide tube with the ignition of an ignition flame forming Zündbrennstoffs Zündsprunstoffzündurban forming the Brennstoffzünd observed for flowing through the primary air tube fuel.
  • a particulate especially dusty, Zündbrennstoff, preferably coal or biomass
  • the above object is achieved in a method of the type described in more detail by the fact that during the start-up and ignition of the Burner in the fuel ignition tube flowing through this particulate particulate, in particular dusty, ignition fuel, preferably coal or biomass ignited and burned to form a pilot flame, wherein the fuel ignition tube and the guide tube with Zündbrennstoffzünd adopted form a fuel ignition device for the fuel flowing through the primary air pipe, by means which the ignition fuel is ignited to form a pilot flame and burned and ignited by means of the obtained pilot flame of the fuel delivered in the primary air tube.
  • ignition fuel preferably coal or biomass ignited and burned to form a pilot flame
  • a fuel ignition tube is formed for the ignition of the (main) fuel conveyed in the primary air tube through which a likewise particulate, preferably dusty, ignition fuel, in particular coal, is conveyed and conveyed by means of a Zündbrennstoffzünd adopted is ignited.
  • a likewise particulate, preferably dusty, ignition fuel, in particular coal is conveyed and conveyed by means of a Zündbrennstoffzünd adopted is ignited.
  • a combustion of the pilot fuel with a pilot flame which subsequently causes the ignition of the (main) fuel.
  • the ignition fuel is, in particular, a subset of the otherwise same fuel branched off from the (main) fuel, so that a particulate or, more particularly, pulverulent fuel is used for the ignition and, secondly, a smaller quantity of fuel than the quantity of fuel to be delivered in the primary air pipe is burned during the ignition period.
  • the combination of central guide tube with therein arranged and trained Zündbrennstoffzünd experiences and the particulate or dust-like Zündflennstoff promotional fuel ignition tube then forms the fuel ignition of the burner.
  • the Zündbrennstoffzünd observed may be conventional burners or lances for the increase in price of gaseous or liquid auxiliary fuel.
  • gaseous or liquid auxiliary fuel is only used for the ignition of the pilot fuel and not for the ignition of the main fuel, significantly less of this auxiliary fuel is required for the start of the ignition process, since the ignition fuel mass to be ignited course is a lesser than the main fuel mass flow would be.
  • the consumption of gaseous or liquid auxiliary fuel can be completely avoided even if an electric Zündbrennstoffzünd adopted finds use, which may be, for example, a plasma torch, since then necessary for a pyrolysis and initial ignition of the ignition fuel heat energy is generated exclusively electrically.
  • the Zündbrennstoffzünd observed formed for the ignition of the Zündbrennschers may be a purely electrically ignited or operated ignition device, such as a plasma torch or an arc igniter.
  • the invention is therefore characterized in an embodiment in that a plasma torch or an arc igniter or an electrical ignition device forms the Zündbrennstoffzünd observed.
  • the ignition fuel is conveyed as plasma torch in the mouth region of the fuel ignition tube into the plasma flame or into the immediate vicinity of the plasma flame when the ignition fuel ignition device is formed, and then ignited as well.
  • a minimum load of approximately 100 to 300 g of fuel per kg carrying gas (primary air) is required in the delivery cross section of the primary air tube, the minimum load being dependent on the respective fuel. Only when such a minimum load is reached can the desired escape of volatile constituents (pyrolysis) take place, thereby producing an ignitable, ie combustible, mixture.
  • this loading can be achieved in the region of the Zündbrennstoffzünd observed in the delivery section of the fuel ignition with a smaller amount of fuel than in the delivery section of the primary air tube, since on the one hand the diameter of the fuel ignition tube smaller than that of the primary air tube and the delivery cross section of the fuel ignition tube are smaller than that of the primary air tube, so that the Traggas- or primary air flow in the flow section of the fuel ignition along the fuel igniter mass or quantitatively significantly less precipitated than the required for the promotion of the main fuel in the delivery section of the primary air tube Traggas- or primary air mass flow.
  • the required loading of 100 to 300 g of fuel per unit time through the respective conveyor cross section funded kg carrying gas can be achieved with a smaller amount of fuel, since in the delivery section of the fuel ignition per unit time a smaller amount of fuel is promoted as in the delivery section of the primary pipe.
  • the carrier gas mass flow which can be conveyed through the conveying cross section of the primary air tube is characterized by a lower limit, which is the transport of the ground fuel (dust) into the so-called Still allows coal dust pipes. This can not be reduced even during the start-up phase of a grinding plant.
  • the invention is therefore also characterized in an alternative embodiment in that a pilot burner burning a gaseous or liquid auxiliary fuel forms the Zündbrennstoffzünd observed.
  • the invention provides in a development that the Zündbrennstoffzünd observed in the guide tube, in particular coaxially to this, is arranged retractable or adjustable.
  • the fuel ignition tube is equipped with a flame holder, for example in the form of an inwardly directed stabilizing ring.
  • the invention is therefore also characterized in a development in that the fuel ignition tube in the fuel delivery direction on the outlet side a flame holder, in particular a with its teeth radially inwardly facing tooth-shaped stabilizing ring having.
  • the carrier medium promotional air for both the combustion of Zündbrennschers and for the combustion of the (main) fuel may be arranged between the primary air tube and the fuel ignition nor a core air tube in a conventional manner , As a result, combustion air streams can be channeled, which go beyond the air flow conveyed in the fuel ignition tube.
  • the invention is therefore characterized in another embodiment in that within the Primary air tube and coaxial with this is formed a core air tube, within which and arranged coaxially to which the ignition fuel leading fuel ignition tube.
  • the fuel ignition device is arranged coaxially in a central core air tube.
  • the burner according to the invention is in an advantageous and conventional way part of a steam generator of power plants, where it is used to increase the cost of particulate or dusty fuel used.
  • the invention is also characterized in an advantageous manner also by the fact that the burner is part of a steam generator and is connected in line with an associated fuel mill, in particular coal mill.
  • the invention further provides, in a development, that the fuel ignition tube consists of a wear-resistant material or is at least wear-resistant armored on the inside.
  • a wear-resistant material which may also consist of a wear-resistant armor, is understood a material whose material properties, in particular its hardness, provide sufficient resistance and resistance to abrasion by abrasive components of the Zündbrennstoffs, in particular its ashes.
  • the invention is characterized in further embodiments in that the fuel ignition on the outside a in the conveying cross-section of the primary air tube or the core luftroh res protruding swirl device or that the core air tube Having on the outside a protruding into the conveying cross section of the primary air tube swirl device.
  • the method according to the invention is characterized in that the ignition fuel, together with the fuel conveyed in the primary air pipe, is taken from a feed tank or a fuel mill, in particular a coal mill, and conveyed pneumatically to the burner.
  • the burner according to the invention further, when at a start operated for the preparation of (main) fuel, at least one fuel mill, especially coal mill, comprehensive grinding plant, with which large power plants, which have coal-fired burner are usually equipped, the the fuel delivered to the burner before the burner is divided into a fuel-rich and a fuel-lean fuel mass flow, the fuel-rich fuel mass flow is at least initially supplied to the fuel ignition and promoted in this Zündbrennstoffzünd Road and preferably at the mouth end of the fuel ignition by means of the inflammation of Zündbrennschers ensuring plasma or by means of igniting the ignition of the ignition fuel initiating flame of a gaseous or liquid auxiliary fuel burning pilot burner is ignited.
  • the method according to the invention is therefore characterized in that the fuel mass flow conveyed from the fuel mill is divided into a fuel partial flow charged with little fuel and a fuel partial flow laden with fuel, and the fuel-rich laden partial fuel flow is supplied to the fuel ignition tube as ignition fuel during the start-up and ignition phase of the burner ,
  • the fuel-laden partial fuel stream initially does not contain any fuel at all, ie the entire fuel is present in the fuel-rich partial stream of fuel.
  • the legal requirement is met that a promotion of (main) fuel to the primary air pipe or dust pipe of the burner without active, ie in operation Zündfeuerung is not allowed.
  • the fuel-laden partial fuel stream is therefore only supplied with fuel and loaded when the ignition of the ignition fuel is carried out and thus provides the burner usually present (Zünd) flame monitoring a flame signal or enable signal.
  • the fuel-laden partial fuel stream can be supplied to the primary air tube during this start-up and heating phase, but also be led into the grinding plant or a storage container (back).
  • the fuel mass flow emerging from the grinding plant first rises continuously until a setpoint specification corresponding, constant fuel mass flow is achieved.
  • the formation of a stable, self-sustaining and self-sustaining flame of the burner by burning the supplied (main) fuel is usually not possible, which makes a permanent operation of the associated and inventively designed Zündfeuerung necessary until a sufficiently high in the delivery section of the primary air tube Fuel mass flow is reached.
  • the division according to the invention into the fuel-laden partial fuel stream and the fuel-rich laden partial fuel stream, wherein the fuel-rich laden partial fuel stream is supplied to the fuel ignition tube, has the advantage that a sufficient loading of the primary air used as a carrier medium in the fuel ignition tube with Zündbrennstoff arises, the formation of a stable self-sustaining and self-sustaining flame already during the startup of the grinding plant allows.
  • the Zündfeuerung invention is during the startup of the burner, but also the associated Mahlstrom, by the distribution of the primary air mass flow, ie both the (main) fuel and the Zündbrennstoff promotional primary air, loaded in the fuel Fuel partial flow and fuel rich laden fuel partial flow allows.
  • the fuel-rich laden partial fuel flow is fed to the outside of the guide tube formed transport cross-section and ignited by means arranged in the guide tube Zündbrennstoffzünd issued.
  • a fuel ignition device is provided, which provides by their permanent operation necessary for the ignition of the (main) fuel ignition firing and replaced after their ignition, so the ignition of the Zündbrunstoffs, otherwise possibly based on the combustion of gaseous or liquid auxiliary fuels ignition firing ,
  • the mass distribution of the fuel mass flow into a fuel-laden and fuel-rich laden partial air stream of the primary air can be variably changed or split and favored initially fuel-laden fuel partial flow are shifted.
  • the invention is characterized in another embodiment, therefore, characterized in that the division into a fuel-laden fuel partial stream and a fuel-rich laden partial fuel flow in relation to the respective fuel mass sub-streams is variable ver and adjustable.
  • the invention is characterized in an embodiment of the method therefore also characterized in that the fuel-rich laden fuel mass sub-stream is kept at least approximately constant during the start-up and ignition phase of the burner.
  • the method according to the invention is also characterized in that the ignition fuel is supplied to the fuel ignition tube twisted or in this is twisted.
  • the resulting fuel flow is not completely fed to each connected burner and the fuel contained therein, where appropriate, intermediate storage and stockpile can.
  • the invention therefore provides in a further embodiment that during the start-up and ignition phase in a / the fuel mill ground fuel as a fuel flow of a separator, preferably a cyclone supplied, there from the carrier gas, in particular primary air, the fuel flow separated and then at least partially pneumatically is supplied to the fuel ignition tube.
  • a / the fuel mill ground fuel as a fuel flow of / of the separator, preferably a / the cyclone supplied, there from the carrier gas, in particular primary air, the fuel stream deposited, and then at least partially is fed to a / the storage container, which also provides the invention in an embodiment.
  • the carrier gas in particular primary air
  • the fuel stream deposited and then at least partially is fed to a / the storage container, which also provides the invention in an embodiment.
  • the invention is therefore finally characterized by the fact that during the start-up and ignition phase of the ground in the fuel mill fuel pneumatically transported fuel flow selectable and adjustable the separator and / or the delivery cross section of the primary air tube and / or the delivery cross section of the fuel ignition tube is supplied.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a cross section through the
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a cross section through the
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a system circuit
  • the burner designated as a whole by 1 in FIG. 1 comprises a primary air tube 2 with a delivery cross section 3 formed therein in which (main) fuel provided for combustion is conveyed to the mouth region 4 of the primary air tube.
  • a tooth-shaped stabilizing ring 5 is formed in the mouth region 4 of the primary air tube 2.
  • the primary air tube 2 is arranged concentrically to the burner axis 6. Coaxially with the primary air pipe 2, this surrounds a secondary air pipe 7 and a tertiary air pipe 8.
  • a fuel ignition tube 9 is coaxially arranged and formed, which provides a Zündrohr professionquerrough 10.
  • a guide tube 1 1 is coaxially formed and arranged, which includes a Zündbrennstoffzünd Road 12 or training.
  • Coaxial with both a core air tube 13 is formed and arranged in the embodiment according to FIG. 1 between the primary air tube 2 and the fuel ignition tube 9, through the core air flow cross section 14 combustion air for combustion of Zündbrennstoff promoted in the Zündrohr occasionquerrough 10 and / or in the delivery section 3 of the primary air tube 2 conveyed (main) fuel is conveyed or is eligible.
  • the mouth-side end of the guide tube 1 1 is located within the fuel tube 9 and ends at the mouth with distance to the mouth region 15 of the fuel ignition 9.
  • the burner 1 is such an increase in the price of dusty fuel, such as coal dust or a mixture of coal dust and biomass as it is used in steam generators of power plants.
  • the burner 1 also has an integrated ignition firing, which is operated with the aid of a fuel ignition device 16 based on a particulate or dust-like pilot fuel.
  • the fuel ignition device 16 consists of the fuel ignition tube 9 and the ignition fuel conveyed therein and the guide tube 1 1 with the Zündbrennstoffzünd Anlagen 12 arranged therein. With the help of the Brennstoffzünd engaged 16 funded in the fuel ignition 9 ignition fuel is ignited and burned to form a pilot flame.
  • the required for the combustion of the primary air in the pipe 2 (main) fuel required Zündfashionung means of the combustion of the Fuel ignition tube 9 promoted Zündbrunstoffs performed.
  • the centrally arranged fuel ignition tube 9 is formed for the increase in price of dusty or particulate Zündbrennstoff through which the pilot fuel is conveyed into the combustion chamber 17 of the adjacent steam generator.
  • a guide tube 1 1 is arranged, in which the Zündbrennstoffzünd driving 12 suitable for the initial ignition of the funded through the fuel ignition tube 9 Zündbrennstoffs is arranged.
  • the guide tube 1 1 protects the Zündbrennstoffzünd Vietnamese 12 from erosive wear by the fuel in the fuel ignition 9 funded and transported pilot fuel.
  • the Zündbrennstoffzünd sexual 12 may be an electrically operated ignition device, such as a plasma torch or an arc igniter.
  • a plasma torch in the guide tube 1 1 are arranged, the plasma flame then comes in the mouth region 15 of the fuel ignition 9 with the dust-like or particulate ignition fuel in contact.
  • the ignition of the dusty or particulate Zündbrennschers is ensured here.
  • With the igniting ignition fuel forming pilot flame is then ignited in the presence of the corresponding customary ignition conditions of the primary air pipe 2 promoted (main) fuel.
  • main primary air pipe 2 promoted
  • Dry or combustible fuels such as wood dust, hard coal dust, dry lignite, but also other dusty, solid fuels, for example those based on biomass, and corresponding mixtures are particularly suitable as dust-like or particulate ignition fuel.
  • the ignition fuel to be used in each case can be stored in a suitable storage container and is then made available to the fuel ignition tube 9 and in the fuel ignition 9 for Zündbenntschung by the Zündbrennstoffzünd adopted 12 if necessary via a pneumatic conveyor.
  • a Zündbrennstoffzünd listening 12 may be formed, which is designed as a conventional ignition lance and includes a pilot burner, which burns a gaseous or liquid auxiliary fuel.
  • the Zündbrennstoffzünd listening 12 in the guide tube 1 1 in particular coaxial to this on and extendable or adjustable.
  • a flame holder which preferably also includes a radially inwardly facing toothed ring.
  • the secondary air tube 7 and the tertiary air pipe 8 secondary air and tertiary air are promoted in a known manner after ignition of the (main) fuel or ignition of the (main) fuel to achieve a low-NOx fuel combustion.
  • the ignition fuel ignition device 12 arranged in the fuel ignition tube 9 emits the heat energy necessary for carrying out the pyrolysis of the ignition fuel and the thermal energy necessary for the initial ignition of the ignition fuel.
  • the pilot fuel can be removed from a storage tank and conveyed to the burner 1 pneumatically.
  • the device for separating or dividing the primary air into a fuel-laden and fuel-laden Partial fuel flow is made adjustable, so that the fuel mass flow of the fuel-rich laden, the Zündrohr cumquerrough 10 supplied partial fuel flow during the starting process and start-up of the burner 1 and the grinding plant can be kept approximately constant.
  • the fuel mass flow leaving the burner 1 associated with the grinding plant, in particular the coal mill initially rises continuously during the starting process until a setpoint corresponding, constant fuel mass flow is reached.
  • a setpoint corresponding, constant fuel mass flow is reached.
  • the formation of a stable, self-sustained and self-sustaining flame of the burner 1 based on the combustion of the supplied (main) fuel is usually not possible. This necessitates permanent operation of the associated ignition firing by ignition and combustion of the pilot fuel until a sufficiently high fuel mass flow of main fuel is achieved.
  • the division into a fuel-laden and a fuel-rich laden fuel partial flow, the fuel-rich laden partial fuel flow is supplied to the fuel ignition 9, has the advantage that sufficient loading of the fuel or the primary fuel conveying air primary air with fuel in the area of the fuel ignition 9 is formed, which is the training a stable, self-sustaining and self-sustaining flame by combustion of the pilot fuel already during the startup of the grinding plant allows.
  • This Zündfeuerung is made possible during the startup by dividing the fuel-laden primary air mass flow in the fuel-rich and fuel-rich laden partial fuel flow, the fuel-rich laden partial fuel stream of the primary air is fed to the Zündrohr oftenquerrough 10 of the fuel ignition 9 and ignited by means arranged in the guide tube 1 1 Zündbrennstoffzünd Anlagen 12 and thereby as a fuel ignition device 16 forms a necessary for the ignition of the (main) fuel ignition firing with permanent operation.
  • This Zündfeuerung replaces previously conventional Zündfeueronne, which takes place on the basis of the combustion of gaseous or liquid auxiliary fuels.
  • the device for separating and dividing the primary air in the fuel-rich loaded and the fuel-poor laden partial fuel flow is made adjustable, it can be ensured during the starting process that an approximately constant fuel mass flow reaches the fuel ignition 9.
  • the delivery of a portion of the fuel through the fuel igniting tube 9 is completely stopped and the entire fuel produced in the grinding plant is supplied through the primary air tube 2 as the (main) fuel of the combustion after being delivered in the primary air tube (Main)
  • Fuel in the form of a stable, self-sustaining and self-sustaining flame in the mouth area 4 burns. After ignition of the supplied through the primary air pipe 2 fuel ignition is completed.
  • the embodiment of FIG. 2 differs from that of FIG.
  • a fuel ignition tube 9 is formed, which corresponds in terms of its dimension to the core air tube 13 according to the embodiment of FIG. 1.
  • a burner having a core air tube can be inexpensively retrofitted by forming a core air tube previously present there by forming and connecting corresponding connecting lines as a fuel ignition tube 9 and forming coaxially therein the guide tube 1 1 with the fuel ignition device 12 arranged therein ,
  • the further elements of the burner V according to FIG. 2 correspond to those of the burner 1 according to FIG. 1, so that identical reference numbers denote identical elements and components.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a generally designated 18 grinding plant, which comprises a division of the generated fuel (wet) stream in a fuel-laden fuel (mass) partial flow 19 and a fuel-rich laden fuel (mass) partial flow 20.
  • the fuel (mass) partial flow 19 is in communication with the delivery section 3 of the primary air tube 2 and the fuel (mass) partial flow 20 is in line communication with the Zündrohr professionquerites 10 of the fuel ignition 9.
  • the fuel (mass) partial flow 19 thus provides a respective burner 1 the (Main) fuel flow and the fuel (mass) partial flow 20 the Zündbrennstoffstrom available.
  • the plant 18 comprises a primary air blower 21, by means of which fuel to be ground is pneumatically fed to a coal mill or fuel mill 22. With the primary air or the carrier gas formed by the primary air of the ground in the mill 22 fuel is then fed to a rotary sifter 23. Of the Rotary sifter 23 separates coarse oversize particles from the supplied fuel stream and returns them via a line 24 into the fuel mill 22.
  • a three-way valve supplied, which allows the supplied via the dust line 25 fuel (mass) stream variable in Almost any desired relation to each other in the fuel-laden fuel (mass) partial flow 19 and a second fuel (mass) split partial flow 27, which then later than fuel rich laden fuel (mass) partial flow 20 is used.
  • the second fuel (mass) partial flow 27 is fed to a cyclone separator 28, which in turn feeds the fuel particles separated from the carrier gas or the primary air in the cyclone separator 28 to a storage or supply container 29.
  • the fuel contained therein by means of a rotary valve 30 of a fuel (mass) partial flow line 31 can be supplied.
  • this fuel (mass) partial flow line 31 the fuel with the aid of an air blower 32 conveyed air 23 to the fuel-rich laden fuel (mass) partial flow 20 is formed.
  • the separated in Zyklonabscheider 28 carrier gas on the one hand the fuel-laden fuel (mass) partial flow 19 promotional or training further fuel (mass) partial flow line 34 are supplied.
  • this is a fluid medium
  • two further shut-off and / or control units 36a and 36b formed and arranged.
  • the 3-way junction 26 is switched so that the entire supplied through the dust line 25 fuel (mass) stream is fed to the cyclone 28.
  • the fuel separated in the cyclone separator 28 is supplied to the supply tank 29.
  • fuel in the fuel (mass) partial flow line 31 promoted and processed by means of a supplied carrier gas to the fuel rich laden fuel (mass) partial flow 20, which fed to the conveyor section 10 of the ignition tube 9 of the burner 1, not shown becomes.
  • the composition of the carrier gas used here depends on whether pure primary air 33 or pure vapor atmosphere, which is formed in the cyclone 28, or a mixture of both by means of the air blower 32 of the fuel (mass) partial flow line 31 is supplied. Since the vapor atmosphere leaving the cyclone separator 28 is tempered, it may be used to heat the fuel delivered to the fuel (mass) partial flow line 31. During this start-up phase, it is also possible depending on the desired and switched position of the two shut-off and / or regulating devices 36a, 36b, the vapor or carrier gas / primary air / vapor atmosphere in any desired ratio between the vapor line 35 and the other Fuel (mass) divide partial flow line 34, so that this vapor atmosphere possibly laden as "fuel-poor"
  • Fuel (mass) partial flow 19 can be used for heating the conveyor cross-section 3 of the primary air tube 2 of a burner 1.
  • the three-way junction 26 can then be switched such that fuel supplied from the dust line 25 is fed not only as the second fuel (mass) partial flow 27 to the cyclone separator 28 but also as fuel laden with little fuel (mass).
  • Partial flow 19 of the further fuel (mass) partial flow line 34 is supplied.
  • the further fuel (mass) partial flow line 34 if desired, can be supplied to vapor atmosphere.
  • the start-up phase ends when the three-way junction 26 is switched such that the entire supplied via the dust line 25 fuel (mass) stream of further fuel (mass) partial flow line 34 is supplied.
  • the burner 1 is then only this sufficiently fuel-laden fuel-laden fuel (mass) stream 19 and fed the "fuel-rich" loaded pilot fuel (mass) stream 20 dried as soon as no more fuel from the supply or storage tank 29 of the fuel (mass) partial flow line 31st Since no vapor atmosphere is formed in this case, only the air or primary air 33 then forms the carrier gas which promotes the fuel in the fuel (mass) partial flow line.

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Abstract

Bei einem Brenner (1, 1') für die Verbrennung von partikelförmigem, insbesondere staubförmigem, Brennstoff, vorzugsweise Kohle oder Biomasse, umfassend ein den Brennstoff führendes Primärluftrohr (2) mit einer koaxial dazu angeordneten Brennstoffzündeinrichtung (16) und mindestens ein weiteres, diese koaxial umgebendes Sekundärluftrohr (7) oder Tertiärluftrohr (8) sowie vorzugsweise ein zentrales Kernluftrohr (13) mit der koaxial darin angeordneten Brennstoffzündeinrichtung (16), soll eine Lösung geschaffen werden, mit der sich der Einsatz und Verbrauch an flüssigem oder gasförmigem Hilfsbrennstoff reduzieren oder vollständig vermeiden lässt. Dies wird dadurch erreicht, dass innerhalb des Primärluftrohres (2) und koaxial zu diesem ein einen partikelförmigen, insbesondere staubförmigen, Zündbrennstoff, vorzugsweise Kohle oder Biomasse, führendes Brennstoffzündrohr (9) ausgebildet ist, welches ein Führungsrohr (11) koaxial umschließt, das eine darin angeordnete und auf den Zündbrennstoff einwirkende Zündbrennstoffzündeinrichtung (12) umfasst, wobei das Brennstoffzündrohr (9) und das Führungsrohr (11) mit der die Zündung einer eine Zündflamme ausbildenden Verbrennung des Zündbrennstoffs bewirkenden Zündbrennstoffzündeinrichtung (12) die Brennstoffzündeinrichtung (16) für den durch das Primärluftrohr (2) strömenden Brennstoff ausbilden.

Description

Brenner und Verfahren für eine Zündfeuerung mit staubförmigem Brennstoff
Die Erfindung richtet sich auf einen Brenner für die Verbrennung von partikelförmigem, insbesondere staubförmigem, Brennstoff, vorzugsweise Kohle oder Biomasse, umfassend ein den Brennstoff führendes Primärluftrohr mit einer koaxial dazu angeordneten Brennstoffzündeinrichtung und mindestens ein weiteres, diese koaxial umgebendes Sekundärluftrohr oder Tertiärluftrohr.
Weiterhin richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Brenners.
Brenner von Dampferzeugern eines Großkraftwerkes, die mit einem partikelförmigen Brennstoff, insbesondere Kohlenstaub, befeuert werden, bedürfen beim Anfahren der gegebenenfalls auch eine Mahlanlage umfassenden Anlage einer Hilfsfeuerung oder Zündfeuerung, die sicherstellt, dass der dem Brenner zugeführte Brennstoff (Kohle) auch sicher verbrannt wird. Erst nach Zündung des in dem Brenner geförderten Brennstoffstromes unter Ausbildung einer stabilen Verbrennung wird die Zündfeuerung oder Hilfsfeuerung abgeschaltet. In der Regel werden Brenner für staubförmige Brennstoffe dann gestartet, wenn die zugeordnete Zündfeuerung, die auf der Basis von Hilfsbrennstoffen wie Gas oder Öl betrieben wird, aktiviert ist. Dies ist in der DIN EN 12952-9 geregelt. Diese Zündfeuerung bildet eine Brennstoffzündeinrichtung des Brenners aus und ist häufig in Form einer koaxial in einem Kernluftrohr bewegbaren Zündlanze ausgebildet. Es ist also so, dass die Brennstoffförderung zu einem Brenner oder einer Brennergruppe für staubförmigen Brennstoff sowie bei direkten Feuerungssystemen die unmittelbar vorgeschaltete Brennstoffaufbereitung, die eine Vermahlung und Trocknung des Brennstoffes umfasst, erst dann gestartet werden dürfen, wenn eine zugeordnete Zündfeuerung die Zündung des staubförmigen Brennstoffs beim Eintritt in den Feuerraum des Dampferzeugers sicherstellt. Die Zündfeuerung und die diese umfassende Brennstoffzündeinrichtung besteht in der Regel aus Brennern, die gasförmige oder flüssige Hilfsbrennstoffe wie Erdgas oder Heizöl zur Ausbildung einer Zündflamme verbrennen. Derartige gattungsgemäße Brenner sind aus der DE 42 17 879 A1 , der DE 43 25 643 A1 , der DE 195 27 083 A1 sowie der EP 1 741 977 B1 bekannt. Bei diesen Brennern ist innerhalb eines Kernluftrohres, das von einem den Brennstoff fördernden Primärluftrohr umgeben ist, auf der Längsachse des Brenners eine Zündlanze angeordnet, mittels welcher der in dem Primärluftrohr geförderte Brennstoff gezündet wird.
Der Verbrauch dieser Hilfsbrennstoffe und die Errichtung und Wartung der technischen Infrastruktur für deren Verbrennung, bringt einen nicht unerheblichen Kostenaufwand mit sich. Der Aufwand für die Ausbildung und Aufrechterhaltung der für die Hilfsfeuerung notwendigen technischen Infrastruktur lässt sich vermindern, wenn der Verbrauch von gasförmigen oder flüssigen Hilfsbrennstoffen reduziert oder sogar vollständig vermieden werden kann. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, mit der sich der Einsatz und der Verbrauch an flüssigem oder gasförmigem Hilfsbrennstoff reduzieren oder vollständig vermeiden lassen.
Diese Aufgabe wird durch einen Brenner gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst.
Bei einem Brenner der eingangs näher bezeichneten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass innerhalb des Primärluftrohres und koaxial zu diesem ein einen partikelförmigen, insbesondere staubförmigen, Zündbrennstoff, vorzugsweise Kohle oder Biomasse, führendes Brennstoffzündrohr ausgebildet ist, welches ein Führungsrohr koaxial umschließt, das eine darin angeordnete und auf den Zündbrennstoff einwirkende Zündbrennstoffzündeinrichtung umfasst, wobei das Brennstoffzündrohr und das Führungsrohr mit der die Zündung einer eine Zündflamme ausbildenden Verbrennung des Zündbrennstoffs bewirkenden Zündbrennstoffzündeinrichtung die Brennstoffzündeinrichtung für den durch das Primärluftrohr strömenden Brennstoff ausbilden.
Ebenso wird die vorstehende Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art dadurch gelöst, dass während der Anfahr- und Zündphase des Brenners in dem Brennstoffzündrohr ein durch dieses strömender partikelförmiger, insbesondere staubförmiger, Zündbrennstoff, vorzugsweise Kohle oder Biomasse, unter Ausbildung einer Zündflamme gezündet und verbrannt wird, wobei das Brennstoffzündrohr und das Führungsrohr mit der Zündbrennstoffzündeinrichtung eine Brennstoffzündeinrichtung für den durch das Primärluftrohr strömenden Brennstoff ausbilden, mittels welcher der Zündbrennstoff unter Ausbildung einer Zündflamme gezündet und verbrannt sowie mittels der erhaltenen Zündflamme der in dem Primärluftrohr geförderte Brennstoff gezündet wird. Die erfindungsgemäße Lösung geht also davon aus, dass für die Zündung des im Primärluftrohr geförderten (Haupt)Brennstoffs koaxial, vorzugsweise innerhalb des Kernluftrohres, ein Brennstoffzündrohr ausgebildet ist, durch welches ein ebenfalls partikelförmiger, vorzugsweise staubförmiger, Zündbrennstoff, insbesondere Kohle, gefördert und mittels einer Zündbrennstoffzündeinrichtung gezündet wird. Mit Hilfe dieser Zündung erfolgt dann eine Verbrennung des Zündbrennstoffs mit einer Zündflamme, die dann nachfolgend die Zündung des (Haupt)Brennstoffs bewirkt. Bei dem Zündbrennstoff handelt es sich insbesondere um eine von dem (Haupt)Brennstoff abgezweigte Teilmenge des ansonsten gleichen Brennstoffes, so dass für die Zündung zum einen ein partikelförmiger oder insbesondere staubförmiger Brennstoff Verwendung findet und zum anderen eine gegenüber der im Primärluftrohr zu fördernden Brennstoffmenge geringere Brennstoffmenge während des Zündzeitraumes verbrannt wird. Die Kombination von zentralem Führungsrohr mit darin angeordneter und ausgebildeter Zündbrennstoffzündeinrichtung und dem den partikelförmigen oder staubförmigen Zündbrennstoff fördernden Brennstoffzündrohr bildet dann die Brennstoffzündeinrichtung des Brenners aus. Bei der Zündbrennstoffzündeinrichtung kann es sich um übliche Brenner oder Lanzen für die Verteuerung von gasförmigem oder flüssigem Hilfsbrennstoff handeln. Da durch diese Zündbrennstoffzündeinrichtung aber lediglich der partikelförmige oder staubförmige Zündbrennstoff gezündet werden muss, der durch das Brennstoffzündrohr gefördert wird und der mengenmäßig deutlich kleiner als der durch das Primärluftrohr üblicherweise geführte (Haupt)Brennstoffstrom ist, kann der Verbrauch an flüssigem oder gasförmigem Hilfsbrennstoff gegenüber dem bisherigen Stand der Technik deutlich reduziert werden. Der gasförmige oder flüssige Hilfsbrennstoff wird nur solange benötigt, bis eine stabile Verbrennung des partikelförmigen oder staubförmigen Zündbrennstoffs vorliegt. Nachdem eine initiale Zündung des Zündbrennstoffs erreicht wurde, kann die Hilfs-Zündfeuerung mit dem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff abgeschaltet werden. Die weitere für die Zündung des (Haupt)Brennstoffes notwendige Wärme wird dem Brenner dann mittels des verbrennenden Zündbrennstoffs solange zugeführt, bis auch der (Haupt)Brennstoff zündet. Danach wird dann auch die auf dem partikelförmigen oder staubförmigen Zündbrennstoff beruhende Brennstoffzündeinrichtung und damit die Förderung des Zündbrennstoffes in dem Brennstoffzündrohr abgeschaltet.
Dadurch, dass gasförmiger oder flüssiger Hilfsbrennstoff nur noch für die Zündung des Zündbrennstoffes und nicht mehr für die Zündung des Hauptbrennstoffes verwendet wird, wird deutlich weniger von diesem Hilfsbrennstoff für den Start des Zündvorganges benötigt, da der zu zündende Zündbrennstoffmassenstrom natürlich ein geringerer ist, als es der Hauptbrennstoffmassenstrom wäre. Der Verbrauch an gasförmigem oder flüssigem Hilfsbrennstoff kann sogar dann vollständig vermieden werden, wenn eine elektrische Zündbrennstoffzündeinrichtung Verwendung findet, was beispielsweise ein Plasmabrenner sein kann, da dann die für eine Pyrolyse und initiale Zündung des Zündbrennstoffes notwendige Wärmeenergie ausschließlich elektrisch erzeugt wird. Die für die Zündung des Zündbrennstoffes ausgebildete Zündbrennstoffzündeinrichtung kann eine rein elektrisch gezündete oder betriebene Zündeinrichtung, wie beispielsweise ein Plasmabrenner oder ein Lichtbogenzünder, sein. Die Erfindung zeichnet sich daher in Ausgestaltung dadurch aus, dass ein Plasmabrenner oder ein Lichtbogenzünder oder eine elektrische Zündeinrichtung die Zündbrennstoffzündeinrichtung ausbildet.
Dies ist möglich, da bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Brenners der Zündbrennstoff in unmittelbarer Nähe längs der Zündbrennstoffzündeinrichtung entlang geführt wird. Der Zündbrennstoff und die Zündbrennstoffzündeinrichtung werden dadurch in eine unmittelbare Nähe zueinander gebracht, so dass eine deutlich geringere Leistung der Zündeinrichtung im Vergleich zu üblichen Zündeinrichtungen bereits ausreicht, um die Zündung des Zündbrennstoffes herbeizuführen. Dies ermöglicht insbesondere auch die Verwendung eines Plasmabrenners als Zündbrennstoffzündeinrichtung, da ein Plasma kaum Wärmestrahlung abgibt und daher kaum Zünd- oder Wärmeenergie auf (entfernt) vorbeiströmende Brennstoffpartikel übertragen kann. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird der Zündbrennstoff aber bei Ausbildung der Zündbrennstoffzündeinrichtung als Plasmabrenner im Mündungsbereich des Brennstoffzündrohres in die Plasmaflamme oder in die unmittelbare Nähe der Plasmaflamme gefördert und dann auch gezündet. Um einen (Haupt)Brennstoffstrom sicher und dauerhaft zünden zu können, ist eine Mindestbeladung des im Förderquerschnitt des Primärluftrohres geförderten Brennstoffstroms von etwa 100 bis 300 g Brennstoff je kg Traggas (Primärluft) notwendig, wobei die Mindestbeladung vom jeweiligen Brennstoff abhängig ist. Nur bei Erreichen einer solchen Mindestbeladung kann das gewünschte Austreten von flüchtigen Bestandteilen (Pyrolyse) erfolgen und dadurch ein zündfähiges, d. h. brennbares, Gemisch entstehen. Diese Beladung kann aber im Bereich der Zündbrennstoffzündeinrichtung im Förderquerschnitt des Brennstoffzündrohres mit einer geringeren Brennstoffmenge als im Förderquerschnitt des Primärluftrohres erreicht werden, da einerseits der Durchmesser des Brennstoffzündrohres kleiner als der des Primärluftrohres und der Förderquerschnitt des Brennstoffzündrohres kleiner als der des Primärluftrohres ausgebildet sind, so dass der Traggas- oder Primärluftstrom im Förderquerschnitt des Brennstoffzündrohres längs der Brennstoffzündeinrichtung massenmäßig bzw. mengenmäßig deutlich geringer ausfällt als der für die Förderung des Hauptbrennstoffes im Förderquerschnitt des Primärluftrohres erforderliche Traggas- oder Primärluftmassenstrom. Damit lässt sich die notwendige Beladung von 100 bis 300 g Brennstoff je pro Zeiteinheit durch den jeweiligen Förderquerschnitt geförderten kg Traggas mit einer geringeren Brennstoffmenge erreichen, da im Förderquerschnitt des Brennstoffzündrohres pro Zeiteinheit eine geringere Brennstoffmenge gefördert wird als im Förderquerschnitt des Primärrohres. Zudem ist der durch den Förderquerschnitt des Primärluftrohres (auch Staubrohr genannt) förderbare Traggasmassenstrom durch eine untere Grenze gekennzeichnet, die den Transport des gemahlenen Brennstoffes (Staub) in den so genannten Kohlenstaubleitungen noch ermöglicht. Dieser lässt sich auch während der Anfahrphase einer Mahlanlage nicht verringern.
Es ist aber auch möglich, übliche und bekannte Zündlanzen als Zündbrennstoffzündeinrichtung vorzusehen. Die Erfindung zeichnet sich in alternativer Ausgestaltung daher auch dadurch aus, dass ein einen gasförmigen oder flüssigen Hilfsbrennstoff verbrennender Zündbrenner die Zündbrennstoffzündeinrichtung ausbildet. Um die Zündbrennstoffzündeinrichtung an unterschiedliche, im Brennstoffzündrohr geförderte Brennstoffströme, die sich hinsichtlich ihrer Zusammensetzung, hinsichtlich ihres Feuchtegehaltes, hinsichtlich des Brennstoffmassenstromes etc. unterscheiden können, und um gegebenenfalls die Lage und den Austritt der Zündflamme aus dem Brennstoffzündrohr für die Zündung des (Haupt)Brennstoffes variieren und einstellen zu können, sieht die Erfindung in Weiterbildung vor, dass die Zündbrennstoffzündeinrichtung in dem Führungsrohr, insbesondere koaxial zu diesem, ein- und ausfahrbar oder verstellbar angeordnet ist. Zweckmäßigerweise ist das Brennstoffzündrohr mit einem Flammenhalter, beispielsweise in Form eines nach innen gerichteten Stabilisierungsrings, ausgestattet. Die Erfindung zeichnet sich in Weiterbildung daher auch dadurch aus, dass das Brennstoffzündrohr in Brennstoffförderrichtung austrittsseitig einen Flammenhalter, insbesondere einen mit seinen Zähnen radial nach innen weisenden zahnförmigen Stabilisierungsring, aufweist.
Um sowohl für die Verbrennung des Zündbrennstoffes als auch für die Verbrennung des (Haupt)Brennstoffes nicht ausschließlich auf die den Zündbrennstoff im Brennstoffzündrohr als Trägermedium fördernde Luft angewiesen zu sein, kann zwischen dem Primärluftrohr und dem Brennstoffzündrohr noch ein Kernluftrohr in üblicher Art und Weise angeordnet sein. Hierdurch lassen sich Verbrennungsluftströme kanalisieren, die über den im Brennstoffzündrohr geförderten Luftstrom hinausgehen. Die Erfindung zeichnet sich daher in weiterer Ausgestaltung dadurch aus, dass innerhalb des Primärluftrohres und koaxial zu diesem ein Kernluftrohr ausgebildet ist, innerhalb welchem und koaxial zu welchem das den Zündbrennstoff führende Brennstoffzündrohr angeordnet ist. Hierbei ist es gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung dann weiterhin vorteilhaft, wenn die Brennstoffzündeinrichtung koaxial in einem zentralen Kernluftrohr angeordnet ist.
Der erfindungsgemäße Brenner ist in vorteilhafter und üblicher Weise Bestandteil eines Dampferzeugers von Kraftwerken, wo er zur Verteuerung von partikel- oder staubförmigem Brennstoff zum Einsatz kommt. Die Erfindung zeichnet sich in vorteilhafter Weise weiterhin auch dadurch aus, dass der Brenner Bestandteil eines Dampferzeugers ist und leitungsmäßig mit einer zugeordneten Brennstoffmühle, insbesondere Kohlemühle, verbunden ist.
Da als Zündbrennstoff insbesondere partikelförmige Kohle vorgesehen ist, die in Form des pneumatischen Brennstoffstroms abrasiv auf das den jeweiligen Förderquerschnitt umgebende oder begrenzende Material wirkt, sieht die Erfindung in Weiterbildung weiterhin vor, dass das Brennstoffzündrohr aus einem verschleißfesten Werkstoff besteht oder zumindest innenseitig verschleißfest gepanzert ist. Unter einem verschleißfesten Werkstoff, aus welchem auch eine verschleißfeste Panzerung bestehen kann, wird ein Werkstoff verstanden, dessen Materialeigenschaften, insbesondere dessen Härte, eine ausreichende Beständigkeit und Standfestigkeit gegenüber Abrasion durch abrasive Bestandteile des Zündbrennstoffs, insbesondere dessen Asche, bereitstellen.
Um die im Förderquerschnitt des Primärluftrohres geförderte Primärluft, insbesondere wenn diese Bestandteil eines pneumatisch geförderten und damit Traggas aufweisenden Brennstoffstroms ist, gezielt lenken und insbesondere auf den zahnförmigen Stabilisierungsring ausrichten zu können, zeichnet sich die Erfindung in weiteren Ausgestaltungen dadurch aus, dass das Brennstoffzündrohr außenseitig eine in den Förderquerschnitt des Primärluftrohres oder des Kern luftroh res hineinragende Dralleinrichtung aufweist oder dass das Kernluftrohr außenseitig eine in den Förderquerschnitt des Primärluftrohres hineinragende Dralleinrichtung aufweist.
Da mit dem erfindungsgemäßen Brenner insbesondere Kohlenstaub verbrannt werden soll, zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren in Ausgestaltung dadurch aus, dass der Zündbrennstoff zusammen mit dem in dem Primärluftrohr geförderten Brennstoff einem Vorlagebehälter oder einer Brennstoffmühle, insbesondere Kohlemühle, entnommen und pneumatisch zum Brenner gefördert wird.
Von Vorteil ist es bei einem Betrieb des erfindungsgemäßen Brenners weiterhin, wenn bei einem Start der zur Aufbereitung des (Haupt)Brennstoffs betriebenen, mindestens eine Brennstoffmühle, insbesondere Kohlemühle, umfassenden Mahlanlage, mit welcher Großkraftwerke, die kohlebefeuerte Brenner aufweisen, üblicherweise ausgestattet sind, der zum Brenner geförderte Brennstoff vor dem Brenner in einen brennstoffreichen und einen brennstoffarmen Brennstoffmassenstrom geteilt wird, wobei der brennstoffreiche Brennstoffmassenstrom zumindest zunächst dem Brennstoffzündrohr zugeführt und in diesem zur Zündbrennstoffzündeinrichtung gefördert wird und vorzugsweise am Mündungsende des Brennstoffzündrohres mittels eines die Entzündung des Zündbrennstoffes sicherstellenden Plasmas oder mittels der die (Ent)Zündung des Zündbrennstoffes auslösenden Flamme eines gasförmigen oder flüssigen Hilfsbrennstoff verbrennenden Zündbrenners gezündet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich daher in Ausgestaltung dadurch aus, dass der aus der Brennstoffmühle geförderte Brennstoffmassenstrom in einen brennstoffarm beladenen Brennstoffteilstrom und einen brennstoffreich beladenen Brennstoffteilstrom aufgeteilt wird und dass der brennstoffreich beladene Brennstoffteilstrom während der Anfahr- und Zündphase des Brenners dem Brennstoffzündrohr als Zündbrennstoff zugeführt wird.
Hierbei ist es allerdings so, dass zu Beginn des Anfahrvorganges der brennstoffarm beladene Brennstoffteilstrom zunächst gar keinen Brennstoff enthält, d. h. der gesamte Brennstoff im brennstoffreich beladenen Brennstoffteilstrom vorliegt. Dies stellt den Beginn des Anfahrvorganges dar, der mit dem Ende des Anfahrvorganges korrespondiert, wenn sich dann der gesamte Brennstoff in den zunächst brennstoffarm beladenen Brennstoffteilstrom befindet und zum Förderquerschnitt des Primärluftrohres oder Staubrohres gefördert wird. Dadurch wird die gesetzliche Forderung erfüllt, dass eine Förderung von (Haupt)Brennstoff zum Primärluftrohr oder Staubrohr des Brenners ohne aktive, d.h. im Betrieb befindliche Zündfeuerung nicht erlaubt ist. Der brennstoffarm beladene Brennstoffteilstrom wird daher erst dann mit Brennstoff versorgt und beladen, wenn die Zündung des Zündbrennstoffes erfolgt ist und somit die bei Brennern üblicherweise vorhandene (Zünd)Flammenüberwachung ein Flammensignal oder Freigabesignal bereitstellt.
Der brennstoffarm beladene Brennstoffteilstrom kann während dieser Anfahr- und Aufheizphase dem Primärluftrohr zugeführt, aber auch in die Mahlanlage oder ein Vorratsbehältnis (rück)geführt werden. Der aus der Mahlanlage austretende Brennstoffmassenstrom steigt zunächst kontinuierlich an, bis ein der Sollvorgabe entsprechender, steter Brennstoffmassenstrom erreicht wird. Während dieses Anfahrvorgangs ist die Ausbildung einer stabilen, selbsterhaltenen und selbsterhaltenden Flamme des Brenners durch Verbrennung des zugeführten (Haupt)Brennstoffes in der Regel nicht möglich, was einen permanenten Betrieb der zugeordneten und erfindungsgemäß ausgebildeten Zündfeuerung notwendig macht, bis im Förderquerschnitt des Primärluftrohres ein ausreichend hoher Brennstoffmassenstrom erreicht ist. Die erfindungsgemäße Aufteilung in den brennstoffarm beladenen Brennstoffteilstrom und den brennstoffreich beladenen Brennstoffteilstrom, wobei der brennstoffreich beladene Brennstoffteilstrom dem Brennstoffzündrohr zugeführt wird, weist den Vorteil auf, dass eine ausreichende Beladung der als Tragmedium im Brennstoffzündrohr eingesetzten Primärluft mit Zündbrennstoff entsteht, die die Ausbildung einer stabilen selbsterhaltenen und selbsterhaltenden Flamme bereits während des Anfahrvorgangs der Mahlanlage ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Zündfeuerung wird während des Anfahrvorgangs des Brenners, aber auch der zugeordneten Mahlanlage, durch die Aufteilung des Primärluftmassenstroms, d.h. der sowohl den (Haupt)Brennstoff als auch den Zündbrennstoff fördernden Primärluft, in den brennstoffarm beladenen Brennstoffteilstrom und den brennstoffreich beladenen Brennstoffteilstrom ermöglicht. Der brennstoffreich beladene Brennstoffteilstrom wird dem außerhalb des Führungsrohres ausgebildeten Förderquerschnitt zugeführt und mittels der im Führungsrohr angeordneten Zündbrennstoffzündeinrichtung gezündet. Auf diese Weise wird eine Brennstoffzündeinrichtung bereitgestellt, die durch ihren permanenten Betrieb die für die Zündung des (Haupt)Brennstoffs notwendige Zündfeuerung bereitstellt und nach ihrer Zündung, also der Zündung des Zündbrennstoffs, eine ansonsten gegebenenfalls auf der Verbrennung von gasförmigen oder flüssigen Hilfsbrennstoffen beruhende Zündfeuerung ersetzt.
Mit im Verlaufe einer üblichen Anfahrphase eines Brenners und während eines üblichen Startvorganges einer Mahlanlage ansteigendem Brennstoffmassenstrom reichert sich mehr und mehr Brennstoff auch in dem brennstoffarm beladenen Brennstoffteilstrom an, der dem Primärluftrohr zugeführt und in diesem gefördert wird. Dieser zunächst brennstoffarm beladene Brennstoffteilstrom wird mittels der durch die Verbrennung des im Brennstoffzündrohr geförderten brennstoffreich beladenen Brennstoffteilstroms ausgebildeten Zündflamme entzündet. Sobald eine ausreichende Beladung mit Brennstoffpartikeln des zunächst brennstoffarm beladenen Brennstoffteilstroms des im Primärluftrohr geförderten Brennstoffs die Ausbildung einer stabilen, selbsterhaltenen und selbsterhaltenden Flamme erlaubt, kann die Massenaufteilung des Brennstoffmassenstroms in einen brennstoffarm beladenen und einen brennstoffreich beladenen Brennstoffteilstrom der Primärluft variable geändert oder aufgeteilt und zugunsten des zunächst brennstoffarm beladenen Brennstoffteilstroms verschoben werden.
Die Erfindung zeichnet sich in weiterer Ausgestaltung daher dadurch aus, dass die Aufteilung in einen brennstoffarm beladenen Brennstoffteilstrom und einen brennstoffreich beladenen Brennstoffteilstrom in Bezug auf die jeweiligen Brennstoffmassenteilströme variabel ver- und einstellbar ist.
Dies geht soweit, dass die Förderung des dem Brennstoffzündrohr zugeführten Brennstoffmassensteilstroms vollständig beendet werden kann, so dass dann der gesamte Brennstoff dem Primärluftrohr zur Verbrennung zugeführt wird. Bei Erreichen dieses Zustandes ist der Zündvorgang abgeschlossen. Von Vorteil ist es, dass während des Startvorgangs und Anfahrvorgangs ein in etwa konstanter Brennstoffmassenstrom dem Brennstoffzündrohr zugeführt wird. Die Erfindung zeichnet sich in Ausgestaltung des Verfahrens daher zudem dadurch aus, dass der brennstoffreich beladene Brennstoffmassenteilstrom während der Anfahr- und Zündphase des Brenners zumindest annähernd konstant gehalten wird.
Da es für die Ausbildung einer stabilen Zündflamme von Vorteil ist, wenn der Zündbrennstoff im Brennstoffzündrohr bzw. innerhalb des darin für den Zündbrennstoff ausgebildeten Förderquerschnittes verdrallt gefördert wird, zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch noch dadurch aus, dass der Zündbrennstoff dem Brennstoffzündrohr verdrallt zugeführt oder in diesem verdrallt wird.
Von Vorteil kann es während der Anfahr- und Zündphase eines Brenners und einer damit in Wirkzusammenhang, insbesondere in Leitungsverbindung, stehenden, eine Brennstoffmühle aufweisenden Mahlanlage sein, den entstehenden Brennstoffstrom nicht vollständig einem jeweils angeschlossenen Brenner zuzuführen und den darin enthaltenen Brennstoff gegebenenfalls Zwischenlagern und bevorraten zu können. Die Erfindung sieht daher in weiterer Ausgestaltung vor, dass während der Anfahr- und Zündphase in einer/der Brennstoffmühle gemahlener Brennstoff als Brennstoffstrom einer Abscheidevorrichtung, vorzugsweise einem Zyklon, zugeführt, dort aus dem Traggas, insbesondere Primärluft, des Brennstoffstroms abgeschieden und anschließend zumindest teilweise pneumatisch dem Brennstoffzündrohr zugeführt wird.
Ebenso ist es möglich, dass während der Anfahr- und Zündphase in einer/der Brennstoffmühle gemahlener Brennstoff als Brennstoffstrom einer/der Abscheidevorrichtung, vorzugsweise einem/dem Zyklon, zugeführt, dort aus dem Traggas, insbesondere Primärluft, des Brennstoffstroms abgeschieden, und anschließend zumindest teilweise einem/dem Vorlagebehälter zugeführt wird, was die Erfindung in Ausgestaltung ebenfalls vorsieht. Hierbei kann es dann zudem zweckmäßig sein, den Brennstoffstrom oder den Brennstoffmassenstrom zu regulieren und gewünschtenfalls aufzuteilen. Die Erfindung zeichnet sich daher schließlich noch dadurch aus, dass während der Anfahr- und Zündphase der den in der Brennstoffmühle gemahlenen Brennstoff pneumatisch transportierende Brennstoffstrom wählbar und regelbar der Abscheidevorrichtung und/oder dem Förderquerschnitt des Primärluftrohres und/oder dem Förderquerschnitt des Brennstoffzündrohres zugeführt wird. Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in
Figur 1 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch den
Mündungsbereich eines erfindungsgemäßen Brenners,
Fig. 2 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch den
Mündungsbereich eines erfindungsgemäßen Brenners ohne Kernluftrohr und Fig. 3 in schematischer Darstellung eine Anlagenschaltung mit
Aufteilungsmöglichkeit für den Brennstoffstrom.
Der in Fig. 1 insgesamt mit 1 bezeichnete Brenner umfasst ein Primärluftrohr 2 mit einem darin ausgebildeten Förderquerschnitt 3, in welchem für die Verbrennung vorgesehener (Haupt)Brennstoff zum Mündungsbereich 4 des Primärluftrohres gefördert wird. Im Mündungsbereich 4 des Primärluftrohres 2 ist ein zahnformiger Stabilisierungsring 5 ausgebildet. Das Primärluftrohr 2 ist konzentrisch zur Brennerachse 6 angeordnet. Koaxial zum Primärluftrohr 2 umgeben dieses ein Sekundärluftrohr 7 und ein Tertiärluftrohr 8.
Innerhalb des Primärluftrohres 2 ist koaxial zu diesem ein Brennstoffzündrohr 9 angeordnet und ausgebildet, das einen Zündrohrförderquerschnitt 10 bereitstellt. Innerhalb des Brennstoffzündrohres 9 ist koaxial zu diesem ein Führungsrohr 1 1 ausgebildet und angeordnet, das eine Zündbrennstoffzündeinrichtung 12 umfasst oder ausbildet. Zwischen dem Primärluftrohr 2 und dem Brennstoffzündrohr 9 ist bei der Ausführungsform nach der Fig. 1 koaxial zu beiden ein Kernluftrohr 13 ausgebildet und angeordnet, durch dessen Kernluftförderquerschnitt 14 Verbrennungsluft zur Verbrennung von in dem Zündrohrförderquerschnitt 10 gefördertem Zündbrennstoff und/oder von im Förderquerschnitt 3 des Primärluftrohres 2 gefördertem (Haupt)Brennstoff gefördert wird oder förderbar ist. Mündungsseitig enden das Führungsrohr 1 1 , das Kernluftrohr 13 und das Brennstoffzündrohr 9 innerhalb des Primärluftrohres 2, wobei der Mündungsbereich des Kern luftroh res 13 im Ausführungsbeispiel mit dem Mündungsbereich 15 des Brennstoffzündrohres 9 fluchtet. Das mündungsseitige Ende des Führungsrohres 1 1 befindet sich innerhalb des Brennstoffrohres 9 und endet mündungsseitig mit Abstand zum Mündungsbereich 15 des Brennstoffzündrohres 9. Bei dem Brenner 1 handelt es sich um einen solchen zur Verteuerung von staubförmigem Brennstoff, beispielsweise Kohlenstaub oder eine Mischung aus Kohlenstaub und Biomasse, wie er in Dampferzeugern von Kraftwerken zum Einsatz kommt. Wie derartige Brenner verfügt auch der Brenner 1 über eine integrierte Zündfeuerung, die mit Hilfe einer Brennstoffzündeinrichtung 16 auf Basis eines partikelförmigen oder staubförmigen Zündbrennstoffs betrieben wird. Die Brennstoffzündeinrichtung 16 besteht aus dem Brennstoffzündrohr 9 und dem darin geförderten Zündbrennstoff sowie dem Führungsrohr 1 1 mit der darin angeordneten Zündbrennstoffzündeinrichtung 12. Mit Hilfe der Brennstoffzündeinrichtung 16 wird der in dem Brennstoffzündrohr 9 geförderte Zündbrennstoff gezündet und unter Ausbildung einer Zündflamme verbrannt. Beim Starten und Anfahren des Brenners 1 und der damit in Wirkverbindung und Leitungsverbindung stehenden, in der Fig. 1 und 2 nicht dargestellten üblichen Mahlanlage, wird die für die Verbrennung des im Primärluftrohr 2 geförderten (Haupt)Brennstoffs erforderliche Zündfeuerung mittels der Verbrennung des in dem Brennstoffzündrohr 9 geförderten Zündbrennstoffs durchgeführt. In dem Brenner 1 ist für die Verteuerung von staubförmigem oder partikelförmigem Zündbrennstoff das zentral angeordnete Brennstoffzündrohr 9 ausgebildet, durch welches der Zündbrennstoff in den Feuerraum 17 des angrenzenden Dampferzeugers gefördert wird. In dem Brennstoffzündrohr 9 ist ein Führungsrohr 1 1 angeordnet, in welchem die zur initialen Zündung des durch das Brennstoffzündrohr 9 geförderten Zündbrennstoffs geeignete Zündbrennstoffzündeinrichtung 12 angeordnet ist. Das Führungsrohr 1 1 schützt hierbei die Zündbrennstoffzündeinrichtung 12 vor erosivem Verschleiß durch den im Brennstoffzündrohr 9 geförderten und transportierten Zündbrennstoff. Bei der Zündbrennstoffzündeinrichtung 12 kann es sich um eine elektrisch betriebene Zündeinrichtung, wie einen Plasmabrenner oder einen Lichtbogenzünder handeln. Beispielsweise kann ein Plasmabrenner im Führungsrohr 1 1 angeordnet werden, dessen Plasmaflamme dann im Mündungsbereich 15 des Brennstoffzündrohres 9 mit dem staubförmigen oder partikelförmigen Zündbrennstoff in Kontakt kommt. Mittels des Plasmas wird hier die Entzündung des staubförmigen oder partikelförmigen Zündbrennstoffes sichergestellt. Mit der nach Zündung des Zündbrennstoffes sich ausbildenden Zündflamme wird dann bei Vorliegen der entsprechenden üblichen Zündbedingungen der im Primärluftrohr 2 geförderte (Haupt)Brennstoff gezündet. Nach erfolgreicher Zündung des (Haupt)Brennstoffs können dann die Zufuhr des Zündbrennstoffs in das Brennstoffzündrohr 9 sowie die elektrische Zündbrennstoffzündeinrichtung 12 abgeschaltet werden. Eine Abschaltung der Brennstoffzündeinrichtung 12 kann aber auch schon nach erfolgreicher Zündung des Zündbrennstoffes erfolgen und muss nicht während des gesamten Zünd- und/oder Anfahrvorganges aktiv sein.
Als staubförmiger oder partikelförmiger Zündbrennstoff eignen sich insbesondere Trockenbrennstoffe, wie Holzstaub, Steinkohlenstaub, Trockenbraunkohle, aber auch andere staubförmige, feste Brennstoffe, beispielsweise solche auf Biomassebasis, und entsprechende Mischungen. Der jeweils einzusetzende Zündbrennstoff kann in einem dafür geeigneten Vorlagebehälter gespeichert sein und wird dann bei Bedarf über eine pneumatische Förderung dem und im Brennstoffzündrohr 9 für eine Zündbeaufschlagung durch die Zündbrennstoffzündeinrichtung 12 zur Verfügung gestellt.
Anstelle einer elektrischen Zündbrennstoffzündeinrichtung 12 kann aber auch eine Zündbrennstoffzündeinrichtung 12 ausgebildet sein, die wie eine übliche Zündlanze ausgebildet ist und einen Zündbrenner umfasst, der einen gasförmigen oder flüssigen Hilfsbrennstoff verbrennt. Insofern ist die Zündbrennstoffzündeinrichtung 12 in dem Führungsrohr 1 1 insbesondere koaxial zu diesem ein- und ausfahrbar oder verstellbar angeordnet. In nicht dargestellter Weise kann analog zu dem am Primärluftförderrohr 2 ausgebildeten zahnförmigen Stabilisierungsring 5 auch am Mündungsende im Mündungsbereich 15 des Brennstoffzündrohres 9 ein Flammenhalter ausgebildet sein, der vorzugsweise ebenso einen radial nach innen weisenden Zahnring umfasst.
Ebenfalls in nicht dargestellter Weise können innerhalb der einzelnen Förderquerschnitte, sowohl innerhalb des Förderquerschnitts 3 des Primärluftrohres 2 als auch des Zündrohrförderquerschnitts 10 des Brennstoffzündrohrs 9 ein oder mehrere Einrichtungen zur Verdrallung des darin jeweils geförderten Brennstoffstromes, d.h. des (Haupt)Brennstoffstromes oder des Zündbrennstoffstroms ausgebildet sein. Durch das Sekundärluftrohr 7 und das Tertiärluftrohr 8 werden in bekannter Weise Sekundärluft und Tertiärluft nach Zündung des (Haupt)Brennstoffes oder auch bei Zündung des (Haupt)Brennstoffes zur Erzielung einer NOx-armen Brennstoffverbrennung gefördert. Die in dem Brennstoffzündrohr 9 angeordnete Zündbrennstoffzündeinrichtung 12 gibt die für die Durchführung der Pyrolyse des Zündbrennstoffes notwendige Wärmeenergie und die für die initiale Zündung des Zündbrennstoffes notwendige Wärmeenergie ab. Der Zündbrennstoff kann aus einem Vorlagebehälter entnommen und pneumatisch zum Brenner 1 gefördert werden. Es ist aber auch möglich, den Zündbrennstoff durch Trennung eines aus einer zugeordneten Mahlanlage stammenden, brennstoffbeladenen Primärluftstroms in einen brennstoffarm beladenen Brennstoffteilstrom und einen brennstoffreich beladenen Brennstoffteilstrom zu gewinnen, wobei der brennstoffreich beladene Brennstoffteilstrom dann dem Zündrohrförderquerschnitt 10 des Brennstoffzündrohrs 9 zur Ausbildung einer Zündflamme für die Zündung des Hauptbrennstoffs zugeführt wird. Die Einrichtung zur Trennung bzw. Aufteilung der Primärluft in einen brennstoffarm beladenen und einen brennstoffreich beladenen Brennstoffteilstrom ist verstellbar ausgeführt, so dass der Brennstoffmassenstrom des brennstoffreich beladenen, dem Zündrohrförderquerschnitt 10 zugeführten Brennstoffteilstroms während des Startvorganges und Anfahrvorganges des Brenners 1 und der Mahlanlage in etwa konstant gehalten werden kann.
Beim Start einer zur Aufbereitung des (Haupt)Brennstoffs betriebenen Mahlanlage wird der zum Brenner 1 geförderte Brennstoff vor dem Brenner 1 in den brennstoffreich beladenen und den brennstoffarm beladenen Brennstoffteilstrom aufgeteilt. Der brennstoffreich beladene Brennstoffteilstrom wird durch das Brennstoffzündrohr 9 geleitet und dadurch der Zündbrennstoffzündeinrichtung 12 zugeführt und kommt spätestens im Mündungsbereich 15 des Brennstoffzündrohres 9 vorzugsweise mit einem seine Entzündung sicherstellenden Plasma oder einer die Entzündung auslösenden Flamme eines einen gasförmigen oder flüssigen Hilfsbrennstoff verbrennenden (Hilfs)Brenners in Berührung.
Der aus der dem Brenner 1 zugeordneten Mahlanlage, insbesondere Kohlemühle, austretende Brennstoffmassenstrom steigt während des Anfahrvorganges zunächst kontinuierlich an, bis ein der Sollvorgabe entsprechender, steter Brennstoffmassenstrom erreicht ist. Während dieses Anfahrvorganges ist die Ausbildung einer stabilen, selbsterhaltenen und selbsterhaltenden Flamme des Brenners 1 auf Basis der Verbrennung des zugeführten (Haupt)Brennstoffs in der Regel nicht möglich. Dies macht einen permanenten Betrieb der zugeordneten Zündfeuerung durch Zündung und Verbrennung des Zündbrennstoffs notwendig, bis ein ausreichend hoher Brennstoffmassenstrom an Hauptbrennstoff erreicht ist.
Die Aufteilung in einen brennstoffarm beladenen und einen brennstoffreich beladenen Brennstoffteilstrom, wobei der brennstoffreich beladene Brennstoffteilstrom dem Brennstoffzündrohr 9 zugeführt wird, hat den Vorteil, dass eine ausreichende Beladung der den Zündbrennstoff fördernden Tragluft oder Primärluft mit Brennstoff im Bereich des Brennstoffzündrohres 9 entsteht, was die Ausbildung einer stabilen, selbsterhaltenen und selbsterhaltenden Flamme durch Verbrennung des Zündbrennstoffs bereits während des Anfahrvorganges der Mahlanlage ermöglicht. Diese Zündfeuerung wird während des Anfahrvorganges durch die Aufteilung des brennstoffbeladenen Primärluftmassenstroms in den brennstoffarm und den brennstoffreich beladenen Brennstoffteilstrom ermöglicht, wobei der brennstoffreich beladene Brennstoffteilstrom der Primärluft dem Zündrohrförderquerschnitt 10 des Brennstoffzündrohres 9 zugeführt und mittels der im Führungsrohr 1 1 angeordneten Zündbrennstoffzündeinrichtung 12 gezündet wird und dadurch als Brennstoffzündeinrichtung 16 eine für die Zündung des (Haupt)Brennstoffs notwendige Zündfeuerung mit permanentem Betrieb ausbildet. Diese Zündfeuerung ersetzt bisher übliche Zündfeuerungen, die auf der Grundlage der Verbrennung von gasförmigen oder flüssigen Hilfsbrennstoffen erfolgt.
Mit steigendem Brennstoffmassenstrom reichert sich während des Startvorganges der Mahlanlage mehr und mehr Brennstoff auch im brennstoffarm beladenen Brennstoffteilstrom an, der durch den Förderquerschnitt 3 des Primärluftrohres 2 in den Feuerraum 17 gefördert wird. Dieser Brennstoffteilstrom wird dann bei Erreichen der Zündbedingungen mittels der bei der Verbrennung des brennstoffreich beladenen Teilstroms im Mündungsbereich 15 des Brennstoffzündrohres 9 entstehenden Zündflamme entzündet. Sobald eine ausreichende Beladung des brennstoffarm beladenen Brennstoffteilstroms der Primärluft mit Brennstoff die Ausbildung einer stabilen, selbsterhaltenen und selbsterhaltenden Flamme möglich macht, wird die Trennung des Brennstoffmassenstroms in einen brennstoffarm beladenen und einen brennstoffreich beladenem Brennstoffteilstrom der Primärluft verändert und zugunsten des zunächst brennstoffarmen Brennstoffteilstroms verschoben. Da die Einrichtung zur Trennung und Aufteilung der Primärluft in den brennstoffreich beladenen und den brennstoffarm beladenen Brennstoffteilstrom verstellbar ausgeführt ist, kann während des Startvorgangs sichergestellt werden, dass ein in etwa konstanter Brennstoffmassenstrom das Brennstoffzündrohr 9 erreicht. Schließlich wird die Förderung eines Teils des Brennstoffs durch das Brennstoffzündrohr 9 vollständig eingestellt und wird der gesamte in der Mahlanlage erzeugte Brennstoff durch das Primärluftrohr 2 als (Haupt)Brennstoff der Verbrennung zugeführt, nachdem der im Primärluftrohr geförderte (Haupt)Brennstoff in Form einer stabilen, selbsterhaltenen und selbsterhaltenden Flamme im Mündungsbereich 4 brennt. Nach Zündung des durch das Primärluftrohr 2 zugeführten Brennstoffs ist der Zündvorgang abgeschlossen. Die Ausführungsform nach der Fig. 2 unterscheidet sich von der nach der Fig. 1 lediglich darin, dass auf die Ausbildung eines Kern luftroh res 13 verzichtet wird. Statt dessen ist hier ein Brennstoffzündrohr 9 ausgebildet, das von seiner Dimensionierung her dem Kernluftrohr 13 nach der Ausführungsform gemäß Fig. 1 entspricht. Mit dieser Ausführungsform gemäß Fig. 2 lässt sich insbesondere ein ein Kernluftrohr aufweisender Brenner kostengünstig nachrüsten, indem ein dort bisher vorhandenes Kernluftrohr durch Ausbildung und Anschluss entsprechender Verbindungsleitungen als Brennstoffzündrohr 9 ausgebildet und koaxial in diesem das Führungsrohr 1 1 mit der darin angeordneten Brennstoffzündeinrichtung 12 ausgebildet wird. Die weiteren Elemente des Brenners V nach der Fig. 2 entsprechen denen des Brenners 1 nach der Fig. 1 , so dass hier identische Bezugszeichen identische Elemente und Bauteile bezeichnen. Ebenso laufen hier die vorstehend im Zusammenhang mit der Fig. 1 erläuterten Anfahrvorgänge und Zündprozesse in identischer Weise ab. Die Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine insgesamt mit 18 bezeichnete Mahlanlage, die eine Aufteilung des erzeugten Brennstoff(nassen)stroms in einen brennstoffarm beladenen Brennstoff(massen)teilstrom 19 und einen brennstoffreich beladenen Brennstoff(massen)teilstrom 20 umfasst. Der Brennstoff(massen)teilstrom 19 steht in Verbindung mit dem Förderquerschnitt 3 des Primärluftrohres 2 und der Brennstoff(massen)teilstrom 20 steht in Leitungsverbindung mit dem Zündrohrförderquerschnitt 10 des Brennstoffzündrohres 9. Der Brennstoff(massen)teilstrom 19 stellt somit einem jeweiligen Brenner 1 den (Haupt)Brennstoffstrom und der Brennstoff(massen)teilstrom 20 den Zündbrennstoffstrom zur Verfügung.
Die Anlage 18 umfasst ein Primärluftgebläse 21 , mittels welchem zu mahlender Brennstoff pneumatisch einer Kohlemühle oder Brennstoffmühle 22 zugeführt wird. Mit der Primärluft oder dem von der Primärluft gebildeten Traggas wird der in der Mühle 22 gemahlene Brennstoff dann einem Drehsichter 23 zugeführt. Der Drehsichter 23 trennt zu grobes Überkorn aus dem zugeführten Brennstoffstrom ab und führt dieses über eine Leitung 24 in die Brennstoffmühle 22 zurück. Mittels der Staubleitung 25 wird der für die Verbrennung geeignete Brennstoff von dem Drehsichter 23 einer Drei-Wege-Verzweigung 26, beispielsweise einer Drei-Wege- Klappe, zugeführt, die es ermöglicht, den über die Staubleitung 25 zugeführten Brennstoff(massen)strom variabel in nahezu jeder gewünschten Relation zueinander in den brennstoffarm beladenen Brennstoff(massen)teilstrom 19 und einen zweiten Brennstoff(massen)teilstrom 27 aufzuteilen, der dann später als brennstoffreich beladener Brennstoff(massen)teilstrom 20 Verwendung findet. Der zweite Brennstoff(massen)teilstrom 27 wird einem Zyklonabscheider 28 zugeführt, der seinerseits die aus dem Traggas oder der Primärluft in dem Zyklonabscheider 28 abgeschiedenen Brennstoffpartikel einem Vorrats- oder Vorlagebehälter 29 zuführt. Aus dem Vorrats- oder Vorlagenbehälter 29 kann der darin befindliche Brennstoff mittels einer Zellenradschleuse 30 einer Brennstoff(massen)teilstromleitung 31 zugeführt werden. In dieser Brennstoff(massen)teilstromleitung 31 wird der Brennstoff mit Hilfe eines Luftgebläses 32 geförderter Luft 23 zu dem brennstoffreich beladenen Brennstoff(massen)teilstrom 20 ausgebildet. Das im Zyklonabscheider 28 abgeschiedene Traggas kann einerseits der den brennstoffarm beladenen Brennstoff(massen)teilstrom 19 fördernden oder ausbildenden weiteren Brennstoff(massen)teilstromleitung 34 zugeführt werden. Alternativ ist es aber auch möglich, das im Zyklonabscheider 28 abgeschiedene Traggas über eine Brüdenleitung 35 dem Luftgebläse 32 zuzuführen, so dass der in der Brennstoff(massen)teilstromleitung 31 ausgebildete brennstoffreich beladene Brennstoff(massen)teilstrom 20 mittels eines aus Luft oder einer Mischung aus Luft und Brüden oder ausschließlich aus Brüden bestehenden Traggases oder Fördergases als Primärluft gebildet wird. Diese Auswahl oder Mischung der fluiden Medien ist mittels einer Absperr- und/oder Regeleinheit 37 herstellbar. Um den den Zyklonabscheider 28 verlassenden Traggas/Primärluft/Brüden-Strom in einer Vielzahl von Mischungsvariationen oder Aufteilungsverhältnissen der weiteren Brennstoff(massen)teilstromleitung 34 oder der Brüdenleitung 35 zuführen zu können, sind in der dieses fluide Medium ausgangsseitig des Zyklonabscheiders 28 führenden Leitung zwei weitere Absperr- und/oder Regeleinheiten 36a und 36b ausgebildet und angeordnet.
Während der Anfahrphase eines Brenners 1 und der Mühle 22 ist die 3-Wege- Verzweigung 26 derart geschaltet, dass der gesamte durch die Staubleitung 25 zugeführte Brennstoff(massen)strom dem Zyklonabscheider 28 zugeführt wird. Der in dem Zyklonabscheider 28 abgeschiedene Brennstoff wird dem Vorrats- A/orlagebehälter 29 zugeführt. Gleichzeitig wird während dieser Anfahrphase mittels der Zellradschleuse 30 Brennstoff in die Brennstoff(massen)teilstromleitung 31 gefördert und mittels eines zugeführten Traggases zu dem brennstoffreich beladenen Brennstoff(massen)teilstrom 20 aufbereitet, der dem Förderquerschnitt 10 des Zündrohres 9 des nicht näher dargestellten Brenners 1 zugeführt wird. Die hier verwendete Zusammensetzung des Traggases hängt davon ab, ob reine Primärluft 33 oder reine Brüdenatmosphäre, die im Zyklonabscheider 28 gebildet wird, oder eine Mischung aus beiden mittels des Luftgebläses 32 der Brennstoff(massen)teilstromleitung 31 zugeführt wird. Da die den Zyklonabscheider 28 verlassende Brüdenatmosphäre temperiert ist, kann diese ggf. dazu genutzt werden, den in die Brennstoff(massen)teilstromleitung 31 geförderten Brennstoff zu erwärmen. Während dieser Anfahrphase ist es aber auch in Abhängigkeit von der gewünschten und geschalteten Stellung der beiden Absperr- und/oder Regeleinrichtungen 36a, 36b möglich, die Brüden- oder Traggas/Primärluft/Brüden-Atmosphäre in jedem gewünschten Verhältnis zwischen der Brüdenleitung 35 und der weiteren Brennstoff(massen)teilstromleitung 34 aufzuteilen, so dass diese Brüdenatmosphäre ggf. als „brennstoffarm" beladener
Brennstoff(massen)teilstrom 19 für eine Erwärmung des Förderquerschnittes 3 des Primärluftrohres 2 eines Brenners 1 genutzt werden kann. Im Laufe der Anfahrphase kann die Drei-Wege-Verzweigung 26 dann so geschaltet werden, dass aus der Staubleitung 25 zugeführter Brennstoff nicht nur als zweiter Brennstoff(massen)teilstrom 27 dem Zyklonabscheider 28 zugeführt wird, sondern auch bereits als brennstoffarm beladener Brennstoff(massen)teilstrom 19 der weiteren Brennstoff(massen)teilstromleitung 34 zugeleitet wird. Auch in diesem Fall kann der weiteren Brennstoff(massen)teilstromleitung 34 gewünschtenfalls Brüdenatmosphäre zugeführt werden. Beendet ist die Anfahrphase dann, wenn die Drei-Wege-Verzweigung 26 derart geschaltet wird, dass der gesamte über die Staubleitung 25 zugeführte Brennstoff(massen)strom der weiteren Brennstoff(massen)teilstromleitung 34 zugeführt wird. Dem Brenner 1 wird dann ausschließlich dieser ausreichend brennstoffbeladene brennstoffarme beladene Brennstoff(massen)strom 19 zugeführt und der „brennstoffreich" beladene Zündbrennstoff(massen)strom 20 versiegt, sobald kein Brennstoff mehr aus dem Vorrats- oder Vorlagebehälter 29 der Brennstoff(massen)teilstromleitung 31 zugeführt wird. Da in diesem Fall keine Brüdenatmosphäre mehr gebildet wird, bildet dann ausschließlich die Luft bzw. Primärluft 33 das den Brennstoff in der Brennstoff(massen)teilstromleitung fördernde Traggas.

Claims

Patentansprüche
Brenner (1 , 1 ') für die Verbrennung von partikelförmigem, insbesondere staubförmigem, Brennstoff, vorzugsweise Kohle oder Biomasse, umfassend ein den Brennstoff führendes Primärluftrohr (2) mit einer koaxial dazu angeordneten Brennstoffzündeinrichtung (16) und mindestens ein weiteres, diese koaxial umgebendes Sekundärluftrohr (7) oder Tertiärluftrohr (8), dadurch gekennzeichnet,
dass innerhalb des Primärluftrohres (2) und koaxial zu diesem ein einen partikelförmigen, insbesondere staubförmigen, Zündbrennstoff, vorzugsweise Kohle oder Biomasse, führendes Brennstoffzündrohr (9) ausgebildet ist, welches ein Führungsrohr (1 1 ) koaxial umschließt, das eine darin angeordnete und auf den Zündbrennstoff einwirkende Zündbrennstoffzündeinrichtung (12) umfasst, wobei das Brennstoffzündrohr (9) und das Führungsrohr (1 1 ) mit der die Zündung einer eine Zündflamme ausbildenden Verbrennung des Zündbrennstoffs bewirkenden Zündbrennstoffzündeinrichtung (12) die Brennstoffzündeinrichtung (16) für den durch das Primärluftrohr (2) strömenden Brennstoff ausbilden.
Brenner nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Plasmabrenner oder ein Lichtbogenzünder oder eine elektrische Zündeinrichtung die Zündbrennstoffzündeinrichtung (12) ausbildet.
Brenner nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein einen gasförmigen oder flüssigen Hilfsbrennstoff verbrennender Zündbrenner die Zündbrennstoffzündeinrichtung (12) ausbildet.
Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündbrennstoffzündeinrichtung (12) in dem Führungsrohr (1 1 ), insbesondere koaxial zu diesem, ein- und ausfahrbar oder verstellbar angeordnet ist.
5. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzündrohr (9) in Brennstoffförderrichtung austrittsseitig einen Flammenhalter, insbesondere einen mit seinen Zähnen radial nach innen weisenden zahnförmigen Stabilisierungsring (5), aufweist.
6. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Primärluftrohres (2) und koaxial zu diesem ein Kernluftrohr (13) ausgebildet ist, innerhalb welchem und koaxial zu welchem das den Zündbrennstoff führende Brennstoffzündrohr (9) angeordnet ist.
7. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzündeinrichtung (16) koaxial in einem zentralen Kernluftrohr (13) angeordnet ist.
8. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (1 , 1 ') Bestandteil eines Dampferzeugers ist und leitungsmäßig mit einer zugeordneten Brennstoffmühle, insbesondere Kohlemühle, verbunden ist.
9. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzündrohr (9) aus einem verschleißfesten Werkstoff besteht oder zumindest innenseitig verschleißfest gepanzert ist.
10. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzündrohr (9) außenseitig eine in den
Förderquerschnitt (3) des Primärluftrohres (2) oder des Kern luftroh res (13) hineinragende Dralleinrichtung aufweist.
1 1 . Brenner nach einem der Ansprüche 6-10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernluftrohr (13) außenseitig eine in den Förderquerschnitt (3) des
Primärluftrohres (2) hineinragende Dralleinrichtung aufweist.
12. Verfahren zum Betrieb eines Brenners (1 , 1 ') nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 - 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass während der Anfahr- und Zündphase des Brenners (1 , 1 ') in dem Brennstoffzündrohr (9) ein durch dieses strömender partikelförmiger, insbesondere staubförmiger, Zündbrennstoff, vorzugsweise Kohle oder Biomasse, unter Ausbildung einer Zündflamme gezündet und verbrannt wird, wobei das Brennstoffzündrohr (9) und das Führungsrohr (1 1 ) mit der Zündbrennstoffzündeinrichtung (12) eine Brennstoffzündeinrichtung (16) für den durch das Primärluftrohr (2) strömenden Brennstoff ausbilden, mittels welcher der Zündbrennstoff unter Ausbildung einer Zündflamme gezündet und verbrannt sowie mittels der erhaltenen Zündflamme der in dem Primärluftrohr (2) geförderte Brennstoff gezündet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündbrennstoff zusammen mit dem in dem Primärluftrohr (2) geförderten Brennstoff einem Vorlagebehälter oder einer Brennstoffmühle, insbesondere Kohlemühle, entnommen und pneumatisch zum Brenner (1 , 1 ') gefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der Brennstoffmühle geförderte Brennstoffmassenstrom in einen brennstoffarm beladenen Brennstoffteilstrom und einen brennstoffreich beladenen Brennstoffteilstrom aufgeteilt wird und dass der brennstoffreich beladene Brennstoffteilstrom während der Anfahr- und Zündphase des Brenners (1 , 1 ') dem Brennstoffzündrohr (9) als Zündbrennstoff zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilung in einen brennstoffarm beladenen Brennstoffteilstrom und einen brennstoffreich beladenen Brennstoffteilstrom in Bezug auf die jeweiligen Brennstoffmassenteilströme variabel ver- und einstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der brennstoffreich beladene Brennstoffmassenteilstrom während der Anfahr- und Zündphase des Brenners (1 , 1 ') zumindest annähernd konstant gehalten wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündbrennstoff dem Brennstoffzündrohr (9) verdrallt zugeführt oder in diesem verdrallt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-17, dadurch gekennzeichnet, dass während der Anfahr- und Zündphase in einer/der Brennstoffmühle (22) gemahlener Brennstoff als Brennstoffstrom einer Abscheidevorrichtung, vorzugsweise einem Zyklon (28), zugeführt, dort aus dem Traggas, insbesondere der Primärluft, des Brennstoffstroms abgeschieden und anschließend zumindest teilweise pneumatisch dem Brennstoffzündrohr (9) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12-18, dadurch gekennzeichnet, dass während der Anfahr- und Zündphase in einer/der Brennstoffmühle (22) gemahlener Brennstoff als Brennstoffstrom einer/der Abscheidevorrichtung, vorzugsweise einem/dem Zyklon (28), zugeführt, dort aus dem Traggas, insbesondere der Primärluft, des Brennstoffstroms abgeschieden und anschließend zumindest teilweise einem/dem Vorlagebehälter (29) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass während der Anfahr- und Zündphase der den in der Brennstoffmühle (22) gemahlenen Brennstoff pneumatisch transportierende Brennstoffstrom oder Brennstoffmassenstrom wählbar und regelbar der Abscheidevorrichtung und/oder dem Förderquerschnitt (3) des Primärluftrohres (2) und oder dem Förderquerschnitt (10) des Brennstoffzündrohres (9) zugeführt wird.
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