WO2017108484A1 - Abgeknickter hauptbrenner - Google Patents

Abgeknickter hauptbrenner Download PDF

Info

Publication number
WO2017108484A1
WO2017108484A1 PCT/EP2016/080670 EP2016080670W WO2017108484A1 WO 2017108484 A1 WO2017108484 A1 WO 2017108484A1 EP 2016080670 W EP2016080670 W EP 2016080670W WO 2017108484 A1 WO2017108484 A1 WO 2017108484A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gasification
burner
gasification burner
media
burner according
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/080670
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Meissner
Dietmar Degenkolb
Thomas Fleischer
Matthias Köhler
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to US15/781,715 priority Critical patent/US10746395B2/en
Priority to CN201680076013.4A priority patent/CN108431498B/zh
Priority to DE112016005934.5T priority patent/DE112016005934A5/de
Publication of WO2017108484A1 publication Critical patent/WO2017108484A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • F23C5/08—Disposition of burners
    • F23C5/32—Disposition of burners to obtain rotating flames, i.e. flames moving helically or spirally
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • C10J3/485—Entrained flow gasifiers
    • C10J3/487—Swirling or cyclonic gasifiers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • C10J3/50—Fuel charging devices
    • C10J3/506—Fuel charging devices for entrained flow gasifiers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
    • F23D1/005—Burners for combustion of pulverulent fuel burning a mixture of pulverulent fuel delivered as a slurry, i.e. comprising a carrying liquid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00—Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15—Details of feeding means
    • C10J2200/152—Nozzles or lances for introducing gas, liquids or suspensions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2201/00—Burners adapted for particulate solid or pulverulent fuels
    • F23D2201/20—Fuel flow guiding devices

Definitions

  • the invention relates to a gasification burner for a multi-burner arrangement in an entrained flow gasifier for operation with dusty or liquid fuels, at pressures between ambient pressure and 8 MPa, gasification temperatures between 1200 and 1900 ° C, as well as with a free oxygen ent ⁇ holding gasification agent.
  • Chilled-gas gasification reactors are used in entrainment gasification with both single combination burners and multiple single burners.
  • a combin ⁇ onsbrenner the mixing of fuel and oxygen due to the increasing gap widths becomes increasingly difficult with increasing reactor power.
  • multiple individual burners are preferred.
  • the arrangement of the individual burners and the twisting of the gasification media as they exit the burner mouth affect the shape of the flame and the conversion of the fuel, as well as the required reactor geometry.
  • Obliquely set individual burners with alignment on the Re ⁇ actormitte are advantageous for minimizing the reactor diameter and easier ignitability of the individual burner by ei ⁇ nen centrally arranged pilot burner.
  • the invention has as its object to provide a constructive ⁇ design for a burner and a Flugstromvergaser that combine the advantages of obliquely oriented burners with a simple mountability.
  • the combustor 1 extends to the ground along a main axis (English: main-axis) 15, which are performed at the media for the gasification reaction in the gasification burner in separate media channels 2, 3 ⁇ and exit in a direction 16 at the burner mouth, one of Has zero different angle 17 to the main axis 15.
  • the gasification burner has a bend, which causes an oblique discharge of the media and thus an oblique gasification flame to the main axis of the gasification burner.
  • the protruding into the reaction chamber end of the gasification burner with burner mouth 22 does not protrude beyond the tubular inner diameter of the burner seat 14. Even with vertically mon ⁇ oriented burner oblique discharge of the media is given.
  • the single burner is constructed so that the burner mouth 22 toward the cross sections of the media channels 2, 3 are retracted or tapered to adjust the desired exit velocity.
  • the recovery / rejuvenation takes place shortly before leaving the reaction chamber, ie shortly before the burner mouth.
  • the sloping outlet of the media can be characterized by an asymmetric and oblique Forming the recovery / rejuvenation causes.
  • the bend angle of the single burner flame can be directed more or less in a given direction before ⁇ strong.
  • the design of the gasification burner according to the invention combines the advantages of a vertical mounting and an improved flame shape in conventional obliquely mounted burners.
  • the gasification burners are arranged such that their respective Medi ⁇ enaustrittsachsen 16, the central axis of the entrained flow gasifier 18 above the upper edge of the raw gas and slag outlet 6, in particular at one point, cut.
  • a construction ⁇ art heree reduction of the diameter of the reactor is possible.
  • the extent of the total flame can be minimized and, for example, the thermal load of the cooling screen 4 can be lowered for a first coating.
  • the angle 25 can have a value between greater than zero and 30 degrees, in particular 15 degrees. point.
  • the angle 25 may be predetermined in the grid of the fastening bolts of the burner in its burner seat 14.
  • the gasification burner according to the invention can be used with bent burner tip with little effort in the context of retrofitting.
  • a gasification burner is arranged in a separate burner flange 14. This embodiment is advantageous for an Anord tion of the gasification burner with a bend in a win angle 17 of 15 degrees and greater.
  • the gasification burner 1 and the ignition and pilot burner 13 are arranged in a common burner flange.
  • This embodiment is advantageous for an arrangement of the gasification burners with a bend at an acute angle 17 near zero degrees.
  • Figure 3 is a view of the burner mouth of the Vergasungsbren ⁇ ners of Figure 2
  • FIG 5 is a view of the burner mouth of the Vergasungsbren ⁇ ners of Figure 4,
  • FIG. 6 shows a plan view of the arrangement and orientation of the gasification burners according to the invention with minimized total flame diameter
  • Figure 7 is a plan view of the arrangement and orientation of the gasification burner according to the invention with maximization of the total spin.
  • like names denote like elements.
  • the gasification burners 1 As fuel 3 Koh ⁇ lens deaf is pneumatically fed as pulverized coal feed gas suspension the gasification burners 1, the conversion (conversion) takes place in the gasification chamber 5, which is bounded by a heat shield 4, said cooling screen is formed with gas-tightly welded and flowed through by cooling water tubes ,
  • the hot gasification gas leaves the gasification chamber 5 together with the liquid slag and passes through the crude gas and slag outlet 6 into the quenching space 12 into which water is injected via the quench nozzles 7 for cooling raw gas and slag.
  • the slag 11 settles in the water bath 8 and is discharged via the slag outlet 9.
  • the quenched raw gas saturated with water vapor leaves the quench 12 via the Rohgasab Installation 10 and into subsequent cleaning ⁇ supply levels.
  • the gasification burners 1 and the ignition and pilot burners 13 are guided via respective individual burner flanges 14 into the gasification chamber 5.
  • the ignition and pilot burner 13 is arranged vertically in the reactor axis, the Verga ⁇ sungsbrenner 1 are arranged with their gasification burner axis 15 pa ⁇ rallel to the reactor axis 18.
  • an ignition and pilot burner 13 for fuel gas operation in the reactor axis 18 is arranged.
  • the ignition and pilot burner 13 in one or more gasification burners 1 integrate. This embodiment eliminates the need for a separate flange for the pilot and pilot burners.
  • the gasification burners 1 can be acted upon by dusty or liquid fuels, liquid fuels including suspensions of liquids such as water or oil with dust-like comminuted fuels or inorganic admixtures.
  • the gasification burner shown in FIG. 2 has a cylindrical outer contour around the main axis 15.
  • an annular channel for the fuel 3 is arranged concentrically.
  • the Vergasungsstoff- channel 2 and the fuel channel 3 may also be mutually reversed.
  • the gasifying agent channel 2 and the internal ⁇ fuel passage 3, which are ge ⁇ separated from each other by a partition wall 21 are bent in the region of the burner tip in a Rich ⁇ tung 16 with respect to the major axis 15 such that the discharged media and thus also the gasification burner flame one of Have zero different angle 17 relative to the main axis 15.
  • the angle 17 may be between 3 degrees and 30 degrees, preferably 15 degrees.
  • a swirler 19 is disposed near the burner mouth 22, which sets the outflowing gasification agent in rotation.
  • the fuel is sucked in and a fuel gasification vortex is formed.
  • a liquid cooling 20 is arranged between the outer wall of the gasification burner and the outer media channel.
  • the invention Ver ⁇ gasungsbrenner comprises a (not shown) mounting flange which allows a pressure-tight mounting means buildin ⁇ actuating bolt in the burner 14 of the housing seat of the entrained flow gasifier.
  • Figure 3 shows a view onto the front side and the burner ⁇ mouth 22 of the combustor of Fig. 2
  • the gasification burner according to the invention according to FIG 4 has around the gasification burner axis 15 has a tubular outer contour, which passes to the burner tip in a bent Kegel ⁇ stump whose axis 16 is bent relative to the gasification burner axis 15 by a non-zero angle 17.
  • the top surface of the truncated cone forms the burner mouth.
  • the burner tip is designed so that it does not protrude beyond the tubular outer contour.
  • Figure 5 shows a view onto the front side and the burner ⁇ mouth 22 of the combustor of FIG. 4
  • the hot reaction space 5 faces a reduced area of the burner, whereby the thermal input into the burner is correspondingly reduced.
  • FIG. 6 shows an arrangement of three gasification burners whose respective media exit direction 16 is aligned with the central axis of the entrainment gasifier 18.
  • Aus ⁇ direction of the gasification burner results in a minimized total flame diameter .
  • the ignition and pilot burner 13 is arranged in the central axis of the entrained flow gasifier 18.
  • Figure 7 shows an arrangement of three gasification burners, the respective media outlet direction 16, the central axis of the entrained-flow gasifier passie ⁇ ren at a predetermined distance eighteenth
  • the gasification burners are arranged in the same direction is rotated in their wick holder 14 such that their respective media exit directions 16 a tangent to an imaginary cylinder 23 form around the central axis 18 of the entrained flow gasifier.
  • a burner according to the invention is also provided by a burner, which is arranged with mass concentric to a main axis 15 and in which the center of the burner mouth 22 is located outside the main axis of the burner.
  • An inventive burner is also given by a burner having a mounting flange and the Bren nerteil between mounting flange and burner mouth is limited by a tubular outer contour.
  • the burner according to the invention can also be referred to as a bent Bren ner or squinting burner.
  • fuels covers coals of different degrees of coalification and cokes of different origin, but also combustible liquids with certain solid and ash contents , but also water, coal or oil-carbon suspensions, so-called slurries.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Vergasungsbrenner für eine Mehrbrenneranordnung in einem Flugstromvergaser, bei dem der Vergasungsbrenner 1 sich entlang einer Hauptachse 15 erstreckt und bei dem die Medien für die Vergasungsreaktion im Verga- sungsbrenner in gesonderten Medienkanälen 2, 3 geführt sind und am Brennermund 22 in einer Richtung 16 austreten, die einen von Null verschiedenen Winkel 17 zur Hauptachse 15 aufweist. Die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vergasungsbrenners vereint die Vorteile einer senkrechten Montage mit einer optimal anpassbaren Flammenform. Je nach Ausrichtung der Brenner kann die Flammenform angepasst werden, sei es ein minimierter Gesamtflammendurchmesser für eine Erstbeschlackung des Kühlschirms oder eine Erhöhung des Gesamtdralls der Gesamtflamme für eine erhöhte Partikelabscheidung an der Reaktorwand. Bei vorhandenen Flugstromvergasern ist der erfindungsgemäße Vergasungsbrenner mit abgeknickter Brennerspitze mit geringem Aufwand im Rahmen einer Nachrüstung einsetzbar.

Description

Beschreibung
Abgeknickter Hauptbrenner
Die Erfindung betrifft einen Vergasungsbrenner für eine Mehrbrenneranordnung in einem Flugstromvergaser zum Betrieb mit staubförmigen oder flüssigen Brennstoffen, bei Drücken zwischen Umgebungsdruck und 8 MPa, Vergasungstemperaturen zwischen 1200 und 1900°C, sowie mit einem freien Sauerstoff ent¬ haltenden Vergasungsmittel.
Vergasungsreaktoren mit Kühlschirm werden bei der Flugstromvergasung sowohl mit einzelnem Kombinationsbrenner als auch mit mehreren Einzelbrennern eingesetzt. Bei einem Kombinati¬ onsbrenner wird mit zunehmender Reaktorleistung die Vermischung von Brennstoff und Sauerstoff auf Grund der steigenden Spaltbreiten zunehmend schwieriger. Für große Reaktoren werden daher mehrere Einzelbrenner bevorzugt .
Die Anordnung der Einzelbrenner und die Verdrallung der Vergasungsmedien bei ihrem Austritt am Brennermund beeinflussen die Flammengestalt und die Umsetzung des Brennstoffes sowie die dazu erforderliche Reaktorgeometrie.
Schräg angestellte Einzelbrenner mit Ausrichtung auf die Re¬ aktormitte sind für die Minimierung des Reaktordurchmessers und eine erleichterte Zündbarkeit der Einzelbrenner durch ei¬ nen zentral angeordneten Pilotbrenner vorteilhaft.
Die Erzeugung einer Drehrichtung der Gesamtflamme zur Optimierung der Schlackeabscheidung an der Kühlschirmwand ist bei mehreren Einzelbrennern durch die zwangsläufig gegenläufige Drehrichtung der Medien benachbarter Einzelbrenner schwierig. Außermittig angestellte Einzelbrenner können den Drehimpuls der Gesamtflammen steigern. Aus der DE 102006059149 ist ein Flugstromvergaser bekannt, bei dem mehrere Einzelbrenner schräg angestellt und außermit¬ tig verkippt angeordnet sind.
Die Montage von schräg angeordneten Einzelbrennern kompliziert sich mit zunehmender Reaktorgröße und birgt die Gefahr, dass der Brenner sich verklemmt aber auch verbogen wird. Aufgrund dieser Nachteile werden bislang senkrecht ausgerichtete und montierbare Brenner eingesetzt.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine konstruktive Aus¬ gestaltung für einen Brenner und einen Flugstromvergaser anzugeben, die die Vorteile von schräg ausgerichteten Brennern mit einer einfachen Montierbarkeit vereinen.
Die Aufgabe wird durch einen Brenner mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst .
Der erfindungsgemäße Vergasungsbrenner 1 erstreckt sich mit Masse entlang einer Hauptachse (Englisch: main-axis) 15, wo¬ bei die Medien für die Vergasungsreaktion im Vergasungsbrenner in gesonderten Medienkanälen 2, 3 geführt sind und am Brennermund in einer Richtung 16 austreten, die einen von Null verschiedenen Winkel 17 zur Hauptachse 15 aufweist. Der Vergasungsbrenner weist eine Abknickung auf, die einen schrägen Austritt der Medien und damit eine schräge Vergasungs¬ flamme zur Hauptachse des Vergasungsbrenners bewirkt. Das in den Reaktionsraum ragende Ende des Vergasungsbrenners mit Brennermund 22 ragt über den rohrförmigen Innendurchmesser des Brennersitzes 14 nicht hinaus. Auch bei senkrecht mon¬ tiertem Brenner ist ein schräger Austritt der Medien gegeben. Der Einzelbrenner ist so aufgebaut, dass zum Brennermund 22 hin die Querschnitte der Medienkanäle 2, 3 eingezogen oder verjüngt sind, um die gewünschte Austrittsgeschwindigkeit einzustellen. Um die Druckverluste klein zu halten erfolgt die Einziehung / Verjüngung erst kurz vor dem Austritt in den Reaktionsraum, also kurz vor dem Brennermund. Der schräge Austritt der Medien kann durch eine asymmetrische und schräge Gestaltung der Einziehung / Verjüngung bewirkt sein. Je nach Positionierung von Asymmetrie und Winkel der Abknickung kann die Einzelbrennerflamme mehr oder weniger stark in eine vor¬ gegebene Richtung gelenkt werden. Die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vergasungsbrenners vereint die Vorteile einer senkrechten Montage und einer verbesserten Flammenform bei herkömmlichen schräg montierten Brennern.
Durch Drehung 24 der Einzelbrenner in ihren Brennersitzen 14 ist eine Ausrichtung zur Erzielung einer für den momentan gewünschten Zweck optimierten Flammenform ohne konstruktive Änderung der Einzelbrenner möglich. Die Einzelbrenner können im Raster der Befestigungs-Bolzen im Einzelbrennerflansch 14 ausgerichtet werden.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Vergasungsbrenner derart angeordnet, dass ihre jeweiligen Medi¬ enaustrittsachsen 16 die Zentralachse des Flugstromvergasers 18 oberhalb der Oberkante des Rohgas- und Schlackeabgangs 6, insbesondere in einem Punkt, schneiden. Hierbei ist eine bau¬ artbedingte Reduktion des Durchmessers des Reaktors möglich.
Mit einer Ausrichtung der Vergasungsbrennerflammen 16 der Einzelbrenner 1 in Richtung Zentralachse 18 des Flugstromvergasers kann die Ausdehnung der Gesamtflamme minimiert werden und so zum Beispiel für eine Erstbeschlackung die thermische Belastung des Kühlschirmes 4 abgesenkt werden.
Mit einer gleichsinnigen Ausrichtung der Einzelbrenner um einen Winkel 25, bei der die Medienaustrittsachsen und damit die jeweiligen Richtungen der Vergasungsbrennerflammen einen gedachten Zylinder 23 um die Zentralachse 18 des Flugstromvergasers nicht durchdringen, kann der Drall der Gesamtflamme und damit die Feststoffabscheidung am Kühlschirm 4 verstärkt werden. Diese Anordnung bringt eine signifikante Reduktion von unerwünschtem Austrag staubförmiger Feinschlacke, der schwer nutzbar ist, mit sich. Der Winkel 25 kann einen Wert zwischen größer Null und 30° Grad, insbesondere 15° Grad auf- weisen. Der Winkel 25 kann im Raster der Befestigungsbolzen des Brenners in seinem Brennersitz 14 vorgegeben sein.
Bei bereits vorhandenen Flugstromvergasern ist der erfindungsgemäße Vergasungsbrenner mit abgeknickter Brennerspitze mit geringem Aufwand im Rahmen einer Nachrüstung einsetzbar.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein Vergasungsbrenner in einem gesonderten Brennerflansch 14 angeordnet. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft für eine Anord nung der Vergasungsbrenner mit einer Abknickung in einem Win kel 17 von 15° Grad und größer.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Vergasungsbrenner 1 sowie der Zünd- und Pilotbrenner 13 in einem gemeinsamen Brennerflansch angeordnet. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft für eine Anordnung der Vergasungsbrenner mit einer Abknickung in einem spitzen Winkel 17 nahe Null Grad. Die Erfindung wird im Folgenden als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand von Figuren erläutert. Dabei zeigen:
Fig 1 einen Flugstromvergaser mit mehreren erfindungsgemäßen
Vergasungsbrennern,
Fig 2 einen Seitenschnitt eines erfindungsgemäßen Vergasungsbrenners,
Fig 3 eine Ansicht auf den Brennermund des Vergasungsbren¬ ners nach Fig 2
Fig 4 einen Seitenschnitt eines erfindungsgemäßen Verga¬ sungsbrenners mit abgeknickter Brennerspitze
Fig 5 eine Ansicht auf den Brennermund des Vergasungsbren¬ ners nach Fig 4,
Fig 6 eine Draufsicht zur Anordnung und Ausrichtung der er- findungsgemäßen Vergasungsbrenner mit minimiertem Ge- samtflammendurchmesser und Fig 7 eine Draufsicht zur Anordnung und Ausrichtung der erfindungsgemäßen Vergasungsbrenner mit Maximierung des Gesamtdralls . In den Figuren bezeichnen gleiche Bezeichnungen gleiche Elemente .
In einem Flugstromreaktor werden 300000 kg/h Kohlenstaub 3 mit Sauerstoff und Dampf 2 als Vergasungsmittel zu Rohsynthe- segas umgesetzt. Die Vergasungstemperatur beträgt 1.450°C, der Vergasungsdruck 4 MPa. Am Kopf des Reaktors sind zwei oder drei Vergasungsbrenner 1 angeordnet . Im Falle von drei Vergasungsbrennern 1 sind diese, wie in Fig 6 und Fig 7 dargestellt, mit einem Winkelversatz von 120° Grad symmetrisch um die Zentralachse 18 angeordnet. Als Brennstoff 3 wird Koh¬ lenstaub pneumatisch als Kohlenstaub-Fördergas Suspension den Vergasungsbrennern 1 zugeführt, der Umsatz (Konversion) vollzieht sich im Vergasungsraum 5, der durch einen Kühlschirm 4 begrenzt ist, wobei der Kühlschirm mit gasdicht verschweißten und mit Kühlwasser durchströmten Rohren gebildet ist. Das heiße Vergasungsgas verlässt gemeinsam mit der flüssigen Schlacke den Vergasungsraum 5 und gelangt durch den Rohgas- und Schlackeabgang 6 in den Quenchraum 12, in den zur Kühlung von Rohgas und Schlacke über die Quenchdüsen 7 Wasser eingedüst wird. Die Schlacke 11 lagert sich im Wasserbad 8 ab und wird über den Schlackeaustrag 9 abgeführt. Das gequenchte Rohgas verlässt wasserdampfgesättigt den Quenchraum 12 über die Rohgasabführung 10 und gelangt in nachfolgende Reini¬ gungsstufen. Die Vergasungsbrenner 1 sowie der Zünd- und Pi- lotbrenner 13 sind über jeweilige Einzelbrennerflansche 14 in den Vergasungsraum 5 geführt. Der Zünd- und Pilotbrenner 13 ist senkrecht in der Reaktorachse angeordnet, die Verga¬ sungsbrenner 1 sind mit ihrer Vergasungsbrennerachse 15 pa¬ rallel zur Reaktorachse 18 angeordnet.
Am Kopf des Reaktors ist ein Zünd- und Pilotbrenner 13 für Brenngasbetrieb in der Reaktorachse 18 angeordnet. Es besteht auch die Möglichkeit, den Zünd- und Pilotbrenner 13 in einen oder mehreren Vergasungsbrennern 1 zu integrieren. Diese Ausführungsform erübrigt einen gesonderten Flansch für den Zünd- und Pilotbrenner. Die Vergasungsbrenner 1 können mit staubförmigen oder mit flüssigen Brennstoffen beaufschlagt werden, wobei unter flüssigen Brennstoffen auch Suspensionen von Flüssigkeiten wie Wasser oder Öl mit staubförmig zerkleinerten Brennstoffen oder anorganischen Beimengen zu verstehen sind.
Der in Fig 2 dargestellte Vergasungsbrenner weist eine zylinderförmige Außenkontur um die Hauptachse 15 auf. Um einen zentralen Vergasungsmittelkanal 2 ist konzentrisch ein Ringkanal für den Brennstoff 3 angeordnet. Der Vergasungsmittel- kanal 2 und der Brennstoffkanal 3 können auch gegenseitig vertauscht sein. Der Vergasungsmittelkanal 2 und der Brenn¬ stoffkanal 3, die durch eine Trennwand 21 voneinander ge¬ trennt sind, sind im Bereich der Brennerspitze in eine Rich¬ tung 16 gegenüber der Hauptachse 15 derart abgeknickt, dass die austretenden Medien und damit auch die Vergasungsbrennerflamme einen von Null verschiedenen Winkel 17 gegenüber der Hauptachse 15 aufweisen. Der Winkel 17 kann zwischen 3° Grad und 30° Grad, vorzugsweise 15° Grad betragen. Im Vergasungs¬ mittelkanal 2 ist nahe dem Brennermund 22 ein Drallkörper 19 angeordnet, der das ausströmende Vergasungsmittel in Rotation versetzt. Bei Austritt des Vergasungsmittels aus dem Brenner wird der Brennstoff eingesaugt und ein Brennstoff- Vergasungsmittel-Wirbel gebildet . Zwischen der Außenwand des Vergasungsbrenners und dem äußeren Medienkanal ist eine Flüssigkeitskühlung 20 angeordnet. Der erfindungsgemäße Ver¬ gasungsbrenner weist einen (nicht dargestellten) Befestigungsflansch auf, der eine druckdichte Montage mittels Befes¬ tigungsbolzen im Brennersitz 14 des Gehäuses des Flugstromvergasers gestattet.
Fig 3 zeigt eine Ansicht auf die Stirnseite und den Brenner¬ mund 22 des Vergasungsbrenners nach Fig 2. Der erfindungsgemäße Vergasungsbrenner nach Fig 4 weist um die Vergasungsbrennerachse 15 eine rohrförmige Außenkontur auf, die zur Brennerspitze hin in einen abgeknickten Kegel¬ stumpf übergeht, dessen Achse 16 gegenüber der Vergasungs- brennerachse 15 um einen von Null unterschiedlichen Winkel 17 abgeknickt ist. Die Deckfläche des Kegelstumpfes bildet den Brennermund. Die Brennerspitze so ausgestaltet, dass sie nicht über die rohrförmige Außenkontur hinausragt . Fig 5 zeigt eine Ansicht auf die Stirnseite und den Brenner¬ mund 22 des Vergasungsbrenners nach Fig 4.
Bei der Ausgestaltung des Vergasungsbrenners nach Fig 4 steht dem heißen Reaktionsraum 5 eine reduzierte Fläche des Bren- ners gegenüber, wodurch der thermische Eintrag in den Brenner entsprechend reduziert ist.
Fig 6 zeigt eine Anordnung von drei Vergasungsbrennern, deren jeweilige Medienaustrittsrichtung 16 zur Zentralachse des Flugstromvergasers 18 hin ausgerichtet sind. Bei dieser Aus¬ richtung der Vergasungsbrenner ergibt sich ein minimierter Gesamtflammendurchmesser . Der Zünd- und Pilotbrenner 13 ist in der Zentralachse des Flugstromvergasers 18 angeordnet. Fig 7 zeigt eine Anordnung von drei Vergasungsbrennern, deren jeweilige Medienaustrittsrichtung 16 die Zentralachse des Flugstromvergasers 18 in einem vorgegebenen Abstand passie¬ ren. Die Vergasungsbrenner sind in ihrem Brennersitz 14 derart gleichsinnig verdreht angeordnet, dass ihre jeweiligen Medienaustrittsrichtungen 16 eine Tangente an einen gedachten Zylinder 23 um die Zentralachse 18 des Flugstromvergasers bilden. Es ist ein Winkel 25 der jeweiligen Medienaustritts¬ achsen 16 zur Zentralachse des Flugstromvergasers 18 gegeben, der zwischen 3° Grad und 30° Grad, vorzugsweise 15° Grad, be- tragen kann. Bei dieser Anordnung sind die Vergasungsbrennerflammen gegeneinander verschränkt und der Gesamtdrall der Vergasungsbrennerflammen vergrößert . Ein erfindungsgemäßer Brenner ist auch durch einen Brenner gegeben, der mit Masse konzentrisch zu einer Hauptachse 15 angeordnet ist und bei dem das Zentrum des Brennermundes 22 außerhalb der Hauptachse des Brenners liegt.
Ein erfindungsgemäßer Brenner ist auch durch einen Brenner gegeben, der einen Befestigungsflansch aufweist und der Bren nerteil zwischen Befestigungsflansch und Brennermund durch eine rohrförmige Außenkontur begrenzt ist .
Der erfindungsgemäße Brenner kann auch als abgeknickter Bren ner oder als schielender Brenner bezeichnet werden.
Unter Brennstoffen sind Kohlen unterschiedlichen Inkohlungsgrades sowie Kokse unterschiedlichen Herkommens aber auch brennbare Flüssigkeiten mit bestimmten Feststoff- und Asche¬ gehalten aber auch Wasser-, Kohle- oder Öl-Kohle- Suspensionen, sogenannte Slurries, zu verstehen.
Bezugszeichenliste
1. Vergasungsbrenner
2. Vergasungsmittel, Vergasungsmittelkanal
3. Brennstoff, Brennstoffkanal
4. Kühlschirm
5. Vergasungsraum
6. Rohgas- und Schlackeabgang
7. Quenchdüse
8. Wasserbad
9. Schlackeaustrag
10. Rohgasabführung
11. Schlackeablagerung
12. Quenchraum
13. Zünd- und Pilotbrenner mit Pilotflamme
14. Einzelbrennerflansch, Brennersitz
15. Vergasungsbrennerachse
16. Medienaustrittsachse (Richtung der Vergasungsbrennerflamme )
17. Winkel der Medienaustrittsachse 16 zur Vergasungs¬ brennerachse 15
18. Zentralachse des Flugstromvergasers
19. Drallkörper
20. Flüssigkeitsgekühlte Außenwand des Vergasungsbrenners 21. Trennwand Vergasungsmittelkanal-Brennstoffkanal
22. Brennermund
23. Gedachter Zylinder um die Zentralachse 18 des Flug¬ stromvergasers
24. Vergasungsbrenner drehbar ausgerichtet
25. Winkel der Medienaustrittsachse 16 zur Zentralachse des Flugstromvergasers 18

Claims

Patentansprüche
1. Vergasungsbrenner für eine Mehrbrenneranordnung in einem Flugstromvergaser, bei dem
der Vergasungsbrenner (1) sich entlang einer Hauptachse (15) erstreckt ,
die Medien für die Vergasungsreaktion im Vergasungsbrenner in gesonderten Medienkanälen (2, 3) geführt sind und am Brennermund (22) in einer Richtung (16) austreten, die einen von Null verschiedenen Winkel (17) zur Hauptachse (15) aufweist.
2. Vergasungsbrenner nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet dass
die Medien aus der Gruppe kohlenstoffhaltige Brennstoffe (3) und freien Sauerstoff aufweisende Vergasungsmittel (2) gege¬ ben sind.
3. Vergasungsbrenner nach Anspruch 2
dadurch gekennzeichnet dass
die kohlenstoffhaltige Brennstoffe aus der Gruppe Brennstaub, Öl, Brennstaub-Öl-Slurrie, Brennstaub-Was ser-Slurrie und das Vergasungsmittel aus der Gruppe Sauerstoffgas und Wasserdampf gegeben sind.
4. Vergasungsbrenner nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass
das Zentrum des Brennermundes (22) außerhalb der Hauptachse des Vergasungsbrenners (15) liegt.
5. Vergasungsbrenner nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass
die Medienkanäle (2, 3) sich zum Brennermund (22) hin verjün¬ gen .
6. Vergasungsbrenner nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass
die Ebene des Brennermundes (22) von der Austrittsrichtung der Medien (16) senkrecht durchdrungen wird.
7. Vergasungsbrenner nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass
eine Mehrzahl von Vergasungsbrennern in einem Flugstromverga- ser angeordnet sind und die Medienkanäle der Vergasungsbren¬ ner in jeweilige Richtungen (16) austreten derart, dass die Richtungsvektoren einen Zylinder (23) um die Zentralachse (18) des Flugstromvergasers nicht durchdringen.
8. Vergasungsbrenner nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass
eine Mehrzahl von Vergasungsbrennern in dem Flugstromvergaser angeordnet sind und in der Zentralachse des Flugstromverga¬ sers (18) ein Pilotbrenner (13) angeordnet ist.
9. Vergasungsbrenner nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass
der Vergasungsbrenner in seinem Flansch (14) derart drehbar angeordnet ist, dass unterschiedliche Winkel (25) zwischen Medienrichtung (16) und Zentralachse des Flugstromvergasers (18) einstellbar sind.
10. Vergasungsbrenner nach einem der vorstehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet dass
der Vergasungsbrenner mit seiner Hauptachse (15) parallel zur Zentralachse des Flugstromvergasers (18) angeordnet ist.
PCT/EP2016/080670 2015-12-22 2016-12-12 Abgeknickter hauptbrenner WO2017108484A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/781,715 US10746395B2 (en) 2015-12-22 2016-12-12 Angled main burner
CN201680076013.4A CN108431498B (zh) 2015-12-22 2016-12-12 成角度的主燃烧器
DE112016005934.5T DE112016005934A5 (de) 2015-12-22 2016-12-12 Abgeknickter Hauptbrenner

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015226566.8 2015-12-22
DE102015226566.8A DE102015226566A1 (de) 2015-12-22 2015-12-22 Abgeknickter Hauptbrenner

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017108484A1 true WO2017108484A1 (de) 2017-06-29

Family

ID=57681550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/080670 WO2017108484A1 (de) 2015-12-22 2016-12-12 Abgeknickter hauptbrenner

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10746395B2 (de)
CN (1) CN108431498B (de)
DE (2) DE102015226566A1 (de)
WO (1) WO2017108484A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108728168A (zh) * 2017-04-14 2018-11-02 航天长征化学工程股份有限公司 一种气化烧嘴

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2136556A (en) * 1983-03-18 1984-09-19 Shell Int Research Solid fuel burners
US4647294A (en) * 1984-03-30 1987-03-03 Texaco Development Corp. Partial oxidation apparatus
EP0976977A1 (de) * 1998-07-29 2000-02-02 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Kohlenstaubbrenner
US20080113309A1 (en) * 2006-11-09 2008-05-15 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Burner structure
DE102006059149A1 (de) * 2006-12-14 2008-06-26 Siemens Ag Flugstromreaktor zur Vergasung fester und flüssiger Energieträger
US20100107642A1 (en) * 2008-11-04 2010-05-06 General Electric Company Feed injector system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3595480A (en) * 1968-11-29 1971-07-27 Nippon Kokan Kk Oxygen-fuel-blowing multihole nozzle
CN1112537C (zh) * 1998-07-27 2003-06-25 三菱重工业株式会社 煤粉燃烧器
DE102008020204B4 (de) 2008-04-22 2011-12-01 Choren Industries Gmbh Brennerhaltevorrichtung mit Kühlsystem für eine Brenneranordnung in einem Flugstromvergaser
KR101371291B1 (ko) * 2012-05-04 2014-03-07 고등기술연구원연구조합 비 용융 및 부분 용융형 분류층 가스화기

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2136556A (en) * 1983-03-18 1984-09-19 Shell Int Research Solid fuel burners
US4647294A (en) * 1984-03-30 1987-03-03 Texaco Development Corp. Partial oxidation apparatus
EP0976977A1 (de) * 1998-07-29 2000-02-02 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Kohlenstaubbrenner
US20080113309A1 (en) * 2006-11-09 2008-05-15 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Burner structure
DE102006059149A1 (de) * 2006-12-14 2008-06-26 Siemens Ag Flugstromreaktor zur Vergasung fester und flüssiger Energieträger
US20100107642A1 (en) * 2008-11-04 2010-05-06 General Electric Company Feed injector system

Also Published As

Publication number Publication date
DE112016005934A5 (de) 2018-10-25
DE102015226566A1 (de) 2017-06-22
CN108431498A (zh) 2018-08-21
CN108431498B (zh) 2020-02-11
US10746395B2 (en) 2020-08-18
US20180363895A1 (en) 2018-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011088628B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Flugstromvergasung fester Brennstoffe unter Druck
EP0616023B1 (de) Vergasungsapparat für die Druckvergasung von feinteiligen Brennstoffen
DE102006059149B4 (de) Flugstromreaktor zur Vergasung fester und flüssiger Energieträger
DE102005032109B4 (de) Kohlenstaubbrenner für niedrige NOx-Emissionen
DE102014104232B4 (de) Brennstaub-Brenner und Flugstromvergaser für die Herstellung von Synthesegas
WO2017121556A1 (de) Staubbrenner für vergasungsanlagen
EP2616741A1 (de) Feststoffgefeuerter heissgaserzeuger mit erweitertem regelbereich
WO2017108484A1 (de) Abgeknickter hauptbrenner
DE102007043428A1 (de) Kohlenstaubkombinationsbrenner mit einer Laser-Zündvorrichtung
DE202014101214U1 (de) Brenner für einen Flugstromvergaser
EP1352197B1 (de) Brenner zur verbrennung von staubförmigem brennstoff
DE102007021925B4 (de) Kompakt-Kohlenstaubbrenner
EP0670454B1 (de) Braunkohlenbrenner
DE1401920A1 (de) Wirbelfeuerung,insbesondere Wirbel-Schmelzfeuerung
DE19860479C1 (de) Brenner für die partielle Oxidation von flüssigen, kohlenstoffhaltigen Brennstoffen
DD228338A1 (de) Kohlenstaubbrenner
DD212305A1 (de) Wirbelbrenner zur no tief x-armen verbrennung
DE102008028388A1 (de) Flugstromvergaser mit integriertem Vergasungs-, Zünd- und Pilotbrenner
DE884539C (de) Kohlenstaubfeuerung
DE102007021926A1 (de) Öl-/Slurrybrenner mit Injektionszerstäubung
WO2010078980A1 (de) Kohlenstaubzuführungselement in einen kohlenstaubbrenner
DE1010224B (de) Schmelzkammerfeuerung
DE102006035174A1 (de) Verfahren zur thermischen Nutzung von grünem Petrolkoks in Industrieanlagen und Brenneranlage
DD262706A1 (de) Kohlenstaub - haupt- oder zuendbrenner
DD267548A1 (de) Kohlenstaubbrenner

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16819830

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112016005934

Country of ref document: DE

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112016005934

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16819830

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1