WO2018138323A1 - Burner, particularly brown coal jet burner - Google Patents

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WO2018138323A1
WO2018138323A1 PCT/EP2018/052106 EP2018052106W WO2018138323A1 WO 2018138323 A1 WO2018138323 A1 WO 2018138323A1 EP 2018052106 W EP2018052106 W EP 2018052106W WO 2018138323 A1 WO2018138323 A1 WO 2018138323A1
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WO
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fuel channel
burner
fuel
burner according
guide elements
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PCT/EP2018/052106
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Michael Hohendorf
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Bilfinger Engineering & Technologies Gmbh
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    • 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 
    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/003—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for pulverulent fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2201/00—Burners adapted for particulate solid or pulverulent fuels
    • F23D2201/10—Nozzle tips
    • F23D2201/101—Nozzle tips tiltable
    • 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

  • Burner in particular lignite jet burners
  • the invention relates to a burner, in particular jet burner, for combustion of pulverulent fuel, in particular brown coal, with at least one fuel channel with a directed towards a combustion chamber mouth and at least one directed towards the combustion chamber air nozzle, wherein the fuel through the fuel passage in the combustion chamber is injected and wherein the fuel channel has a rectangular cross-section.
  • jet burners For a low-NO x combustion in a lignite boiler, jet burners have proven themselves.
  • the fuel is guided in rectangular cross sections and injected into the combustion chamber.
  • Lignite burners work mostly as pure parallel flow burners with delayed mixing of air and coal dust by the spatial separation of air and dust nozzles. The mixing zones between air and dust are minimized to avoid zones with high local excess air.
  • the incipient combustion is intensified where secondary air is mixed into the already substoichiometrically reacting zones.
  • the combustion temperature in the main combustion zone is lowered, thereby simultaneously reducing the formation of thermal nitrogen oxides.
  • the air / fuel mixture at the burner mouth must not be too rich ( ⁇ «1) and not too lean ( ⁇ » 1).
  • Concentrated blowing of the pulverized coal quickly converts the volatiles from the fuel. This will make combustion fast substoichiometric.
  • the volume flow of the carrier gas is not freely selectable, but depending on the discharge behavior of the mill.
  • the ignition of the pulverized coal flame takes place in the region of local sub-stoichiometry at the interfaces between secondary air and the coal dust-carrier gas mixture and thus low in NO.
  • the momentum ratios and the distance between the secondary air and the pulverized coal nozzle are of crucial importance.
  • the exit velocity of the primary stream should be approx. 20 m / s and the secondary air velocity approx. 50 m / s. Due to this high speed difference, these two streams mix according to the laws of free jet propagation.
  • core air is injected directly into the coal dust / carrier gas mixture via separate nozzles.
  • the ignition of the pulverized coal flame takes place only locally at the cut surfaces between secondary air and the coal dust-carrier gas mixture. This can lead to a significant delay in the ignition due to geometric conditions. It can also happen by this local ignition, that the coal dust does not burn completely and thereby the efficiency decreases and the
  • Fuel quantity must be increased.
  • a generic jet burner is known from DE 44 16 945 Cl. Also there are in the fuel channel already formed by the core air ducts so-called.
  • the object of the present invention is to partially break up the pulverized coal strands by imparting a twist and thus to achieve earlier ignition and better burnout of the coal while the emission levels remain low.
  • the design effort is much lower compared to a complete redesign of a burner.
  • This object is achieved in a burner with the features of the preamble of claim 1, characterized in that in the at least one fuel channel, a plurality of guide elements for applying an at least partially rotating or swirling flow is arranged and that the guide elements arranged only in the region of the walls of the fuel channel are so that an inner area remains free of internals.
  • a plurality of guide elements are additionally installed in the fuel channels. These should if possible be arranged so that a partially conducted flow, for example in the form of a swirling motion to the entry into the
  • Combustion chamber is completely impressed, without causing deposits of coal dust.
  • the inner dust cross section remains free, so that a
  • Partial flow is mixed earlier. Due to the large number of guide elements, a very uniform influence can be exerted on the entire flow.
  • the guide elements are arranged according to the invention only in the region of the walls of the fuel channel, so that an inner region remains free of internals.
  • a plurality of core air pipes are arranged in each fuel channel.
  • the guide elements used are formed as swirl body, deflecting body or cross-sectional constriction body.
  • guide elements are any geometric shapes that produce in their entirety the imprint of a desired rotating or swirling flow pattern of Kohlenstaub- Traggasgemisches.
  • swirl body is understood to be an element by means of which the flow is set into a rotating movement.
  • a straight or curved sheet is used for this purpose.
  • a cross-sectional constriction body is an element through which the flow cross-section in the dust channel is narrowed and thus a directed flow is generated.
  • flow turbulences are generated on the side of the element which faces away from the flow due to a negative pressure area.
  • Another teaching of the invention provides to arrange the cross-sectional constriction body only on a side wall of the fuel channel. However, it is also possible to arrange these on two, three or all side walls.
  • the core air pipes are designed for each fuel channel as core air crosses and divide the fuel channel into individual sub-channels.
  • the core air pipes are arranged in a common lining, which form the core air cross.
  • each core air cross extends to the mouth of the fuel channel.
  • each fuel channel has an expansion in front of its mouth into the combustion chamber.
  • the guide elements according to the invention are arranged in the region of this widening.
  • FIG. 1 shows a burner mirror of a jet burner, schematized
  • Fig. 2 is a jet burner according to the burner mirror in Fig. 1 in
  • Fig. 3 shows a first embodiment of an inventive
  • FIG. 4 shows the article from FIG. 3 in vertical section, FIG.
  • Fig. 5 shows another embodiment of an inventive
  • FIG. 6 shows the article from FIG. 5 in vertical section
  • Fig. 7 shows another embodiment of an inventive
  • FIG. 8 shows the article from FIG. 7 in vertical section
  • Fig. 9 shows a further embodiment of an inventive
  • Jet burner in side view and the article of FIG. 9 in vertical section.
  • the burner mirror has a vertical arrangement Oberluitdüse 1, cooling air nozzles 2, at least one
  • the fuel channels 3 are considered for the present invention.
  • These fuel channels 3 are each divided by so-called core air crosses 7, which are used for the arrangement of the core air pipes 4, into individual sub-channels 3 '.
  • guide elements designed as deflection bodies 11 are introduced into the subchannels 3 '. These deflecting bodies have the shape of teeth projecting into the subchannels 3 '. The inner regions of the sub-channels 3 'remain here as well free. After emerging from the sub-channels 3 ', the individual mix
  • FIG. 7 and 8 show a further exemplary embodiment in which it can be seen in Fig. 7 that each partial channel 3 'formed by the core air cross 7 has been reduced to a partial channel cross section 3 "by a flow narrowing installation 12 as a guide element Widening 13, as clearly shown in Fig. 8, for an expansion of the cross section of each
  • Cross-sectional constriction bodies 12 may be circumscribed at all times as needed
  • cross-sectional constriction bodies 14 are again used which, unlike the previously described embodiment, are no longer arranged on the combustion chamber-side outlet but in front of the widening region 13 in the sub-channels 3 'formed by the core air cross 7.

Abstract

The invention relates to a burner, particularly a jet burner, for burning pulverised fuel, particularly brown coal, comprising at least one fuel channel (3) with an opening oriented in the direction of a combustion chamber, and at least one air nozzle (1, 5, 6) oriented in the direction of the combustion chamber, the fuel being blown through the fuel channel (3) into the combustion chamber, and the fuel channel having a rectangular cross-section. Torque is applied in order to partially break up the strands of pulverised coal created during operation, thereby bringing forward the ignition and improving the burn-out of the coal, as well as obtaining low emission values. Construction costs are also significantly reduced compared to the costs of constructing a completely new burner. This is achieved by arranging a plurality of guiding elements (10, 11, 12, 14) in the at least one fuel channel (3) in order to apply an at least partially rotating or whirling flow, the guiding elements (10, 11, 12, 14) being arranged only in the region of the walls of the fuel channel (3) such that the inner region (3') remains free of built-in elements.

Description

Brenner, insbesondere Braunkohle-Strahlbrenner  Burner, in particular lignite jet burners
Die Erfindung betrifft einen Brenner, insbesondere Strahlbrenner, zur Verbrennung von staubförmigem Brennstoff, insbesondere Braunkohle, mit wenigstens einem Brennstoffkanal mit einer in Richtung auf eine Brennkammer gerichteten Mündung und mit wenigstens einer in Richtung auf die Brennkammer gerichteten Luftdüse, wobei der Brennstoff durch den Brennstoffkanal in die Brennkammer eingeblasen wird und wobei der Brennstoffkanal einen rechteckigen Querschnitt aufweist. The invention relates to a burner, in particular jet burner, for combustion of pulverulent fuel, in particular brown coal, with at least one fuel channel with a directed towards a combustion chamber mouth and at least one directed towards the combustion chamber air nozzle, wherein the fuel through the fuel passage in the combustion chamber is injected and wherein the fuel channel has a rectangular cross-section.
Für eine NOx-arme Verbrennung in einem Braunkohlekessel haben sich Strahlbrenner bewährt. Dabei wird der Brennstoff in rechteckigen Querschnitten geführt und in die Brennkammer eingeblasen. For a low-NO x combustion in a lignite boiler, jet burners have proven themselves. The fuel is guided in rectangular cross sections and injected into the combustion chamber.
Braunkohlebrenner arbeiten meistens als reine Parallelstrombrenner mit verzögerter Mischung von Luft und Kohlenstaub durch die räumliche Trennung von Luft- und Staubdüsen. Die Mischbereiche zwischen Luft und Staub werden so minimiert, dass Zonen mit hohen lokalen Luftüberschüssen vermieden werden. Durch den Aufbau der Brenner mit Unterluft-, Mittelluft - und Oberluft und den dazwischen angeordneten separaten Kohlenstaubdüsen wird die Brennstoff-Luftstufung am Brenner Lignite burners work mostly as pure parallel flow burners with delayed mixing of air and coal dust by the spatial separation of air and dust nozzles. The mixing zones between air and dust are minimized to avoid zones with high local excess air. By the construction of the burner with under air, middle air and upper air and the separate coal dust nozzles arranged in between, the fuel air staging on the burner
gewährleistet. Die einsetzende Verbrennung wird dort intensiviert, wo Sekundärluft in die bereits unterstöchiometrisch reagierenden Zonen eingemischt wird. Durch Reduzierung der Luftzahlen am Brenner wird die Verbrennungstemperatur in der Hauptverbrennungszone gesenkt und damit gleichzeitig die Bildung von thermischen Stickoxiden vermindert. Um eine gute Zündung zu gewährleisten, darf das Luft-/Brennstoff-Gemisch an der Brennermündung nicht zu fett (λ « 1) und nicht zu mager (λ » 1) sein. Beim konzentrierten Einblasen des Kohlenstaubes werden die flüchtigen Bestandteile aus dem Brennstoff schnell umgesetzt. Damit wird die Verbrennung schnell unterstöchiometrisch. Der Volumenstrom des Traggases ist allerdings nicht frei wählbar, sondern abhängig vom Austragsverhalten der Mühle. guaranteed. The incipient combustion is intensified where secondary air is mixed into the already substoichiometrically reacting zones. By reducing the air numbers at the burner, the combustion temperature in the main combustion zone is lowered, thereby simultaneously reducing the formation of thermal nitrogen oxides. To ensure good ignition, the air / fuel mixture at the burner mouth must not be too rich (λ «1) and not too lean (λ» 1). Concentrated blowing of the pulverized coal quickly converts the volatiles from the fuel. This will make combustion fast substoichiometric. However, the volume flow of the carrier gas is not freely selectable, but depending on the discharge behavior of the mill.
Die Zündung der Kohlenstaubflamme erfolgt im Bereich lokaler Unterstöchiometrie an den Schnittflächen zwischen Sekundärluft und dem Kohlenstaub-Traggasgemisch und somit NO - arm. Für die verzögerte Einmischung sind die Impulsverhältnisse und der Abstand zwischen der Sekundärluft und Kohlenstaubdüse von maßgeblicher Bedeutung. So sollten im Schnitt die Austrittsgeschwindigkeit des Primärstroms ca. 20 m/s und die Geschwindigkeit der Sekundärluft ca. 50 m/s betragen. Durch diese hohe Geschwindigkeitsdifferenz vermischen sich diese beiden Ströme nach den Gesetzen der Freistrahlausbreitung. Nach vollständiger Mischung von Sekundärluft und Traggas besteht ein Luftverhältnis Oberkante Brenner von kleiner 1. The ignition of the pulverized coal flame takes place in the region of local sub-stoichiometry at the interfaces between secondary air and the coal dust-carrier gas mixture and thus low in NO. For the delayed mixing, the momentum ratios and the distance between the secondary air and the pulverized coal nozzle are of crucial importance. On average, the exit velocity of the primary stream should be approx. 20 m / s and the secondary air velocity approx. 50 m / s. Due to this high speed difference, these two streams mix according to the laws of free jet propagation. After complete mixing of secondary air and carrier gas, there is an upper burner air ratio of less than 1.
Durch den Austrittsimpuls des Kohlenstaub-Traggas-Gemisches bildet sich eine äußere Rezirkulationsströmung heißer Rauchgase aus, welche an den Brennerseiten mit dem Kohlenstaub in Kontakt kommen. Durch den neben der Strahlungsenergie zusätzlichen Wärmetransport findet eine sehr schnelle Pyrolyse und Due to the exit pulse of the coal dust-carrier gas mixture, an outer recirculation flow of hot flue gases forms, which come into contact with the pulverized coal at the burner sides. By the addition of the radiation energy additional heat transport finds a very fast pyrolysis and
Flüchtigenfreisetzung statt und trägt so hauptsächlich zur schnellen Ausbildung eines unterstöchiometrischen Gebietes bei. Volatile release and thus contributes mainly to the rapid formation of a substoichiometric area.
Zur Stabilisierung der Zündung an der Kohlenstaubdüse wird Kernluft, über separate Düsen direkt in das Kohlenstaub-Traggas-Gemisch eingeblasen. Durch die To stabilize the ignition at the pulverized coal nozzle, core air is injected directly into the coal dust / carrier gas mixture via separate nozzles. By the
konstruktive Gestaltung der Kernluftzuführung werden die sog. ,Staubfinger' vor zu großer thermischer Einstrahlung geschützt. constructive design of the core air supply, the so-called, dust fingers' are protected against excessive thermal radiation.
Die Zündung der Kohlenstaubflamme erfolgt nur lokal an den Schnittflächen zwischen Sekundärluft und dem Kohlenstaub-Traggasgemisch. Dies kann aufgrund von geometrischen Gegebenheiten zu einer deutlichen Verzögerung bei der Zündung führen. Ebenfalls kann es durch diese lokale Zündung passieren, dass der Kohlenstaub nicht komplett verbrennt und dadurch der Wirkungsgrad sinkt und die The ignition of the pulverized coal flame takes place only locally at the cut surfaces between secondary air and the coal dust-carrier gas mixture. This can lead to a significant delay in the ignition due to geometric conditions. It can also happen by this local ignition, that the coal dust does not burn completely and thereby the efficiency decreases and the
Brennstoffmenge erhöht werden muss. Ein gattungsgemäßer Strahlbrenner ist aus der DE 44 16 945 Cl bekannt. Auch dort sind im Brennstoffkanal bereits von den Kernluftkanälen gebildete sog. Fuel quantity must be increased. A generic jet burner is known from DE 44 16 945 Cl. Also there are in the fuel channel already formed by the core air ducts so-called.
„Kernluftkreuze" vorhanden, die jeden Brennstoffkanal in mehrere kleine Teilkanäle ausbilden, hierdurch wird aber der Widerstand im Brennkanal durch die Erhöhung der Wandflächen vergrößert, was zu Ablagerungen von Brennstoff führen kann. "Kernluftkreuze" present, which form each fuel channel into several small sub-channels, but this increases the resistance in the combustion channel by increasing the wall surfaces, which can lead to deposits of fuel.
Ein weiterer bekannter Strahlbrenner ist in der EP 1 731 832 AI beschrieben, dort sind seitlich der Brennstoffkanäle Seitenluftdüsen vorgesehen, welche zu einer Verwirbelung der Kohlenstaubsträhne nach dem Austritt in die Brennkammer führen sollen. Another known jet burner is described in EP 1 731 832 A1, where laterally the fuel channels side air nozzles are provided, which should lead to a turbulence of the pulverized coal particles after exiting into the combustion chamber.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Brennstoffkanäle mit rundem Querschnitt und runden Austrittsöffnungen auszuführen, was jedoch zu einem deutlichen höheren Druckverlust führt [EP 0 670 454 AI). Hierbei besteht jedoch die Gefahr von It has also been proposed to carry fuel channels with a round cross section and round outlet openings, which, however, leads to a significantly higher pressure drop [EP 0 670 454 A1). However, there is a risk of
Staubablagerungen und somit einer Querschnittsverengung, Reduzierung der Dust deposits and thus a cross-sectional constriction, reducing the
Drallströmung und einer deutlichen Erhöhung des Druckverlustes. Swirl flow and a significant increase in the pressure loss.
Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, durch die Aufprägung eines Dralls die Kohlenstaubsträhne teilweise aufzubrechen und somit eine frühere Zündung und besseren Ausbrand der Kohle bei weiterhin niedrigen Emissionswerten zu erreichen. Der konstruktive Aufwand ist im Vergleich zu einer vollständigen Neukonstruktion eines Brenners wesentlich geringer. Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Brenner mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch, dass in dem wenigstens einen Brennstoffkanal eine Vielzahl von Leitelementen zum Aufbringen einer wenigstens teilweise rotierenden oder verwirbelnden Strömung angeordnet ist und dass die Leitelemente nur im Bereich der Wandungen des Brennstoffkanals angeordnet sind, so dass ein innerer Bereich frei von Einbauten bleibt. Erfindungsgemäß werden in den Brennstoffkanälen zusätzlich mehrere Leitelemente installiert. Diese sollten möglichst so angeordnet werden, dass eine teilweise geleitete Strömung beispielsweise in Form einer Drallbewegung bis zum Eintritt in die Based on this, the object of the present invention is to partially break up the pulverized coal strands by imparting a twist and thus to achieve earlier ignition and better burnout of the coal while the emission levels remain low. The design effort is much lower compared to a complete redesign of a burner. This object is achieved in a burner with the features of the preamble of claim 1, characterized in that in the at least one fuel channel, a plurality of guide elements for applying an at least partially rotating or swirling flow is arranged and that the guide elements arranged only in the region of the walls of the fuel channel are so that an inner area remains free of internals. According to the invention, a plurality of guide elements are additionally installed in the fuel channels. These should if possible be arranged so that a partially conducted flow, for example in the form of a swirling motion to the entry into the
Brennkammer vollständig aufgeprägt wird, ohne dass es zu Ablagerungen des Kohlenstaubs kommt. Der innere Staubquerschnitt bleibt frei, so dass eine Combustion chamber is completely impressed, without causing deposits of coal dust. The inner dust cross section remains free, so that a
Teilströmung dem alten Prinzip des Stahlbrenners folgt, während der andere Partial flow follows the old principle of steel burner while the other
Teilstrom früher eingemischt wird. Durch die Vielzahl von Leitelementen lässt sich ein sehr gleichmäßiger Einfluss auf die gesamte Strömung ausüben. Die Leitelemente sind erfindungsgemäß nur im Bereich der Wandungen des Brennstoffkanals angeordnet, so dass ein innerer Bereich frei von Einbauten bleibt. Partial flow is mixed earlier. Due to the large number of guide elements, a very uniform influence can be exerted on the entire flow. The guide elements are arranged according to the invention only in the region of the walls of the fuel channel, so that an inner region remains free of internals.
Auf diese Weise wird erfindungsgemäß erreicht, durch die Aufprägung einer teilweise geleiteten Strömung oder durch Erzeugung einer örtlich bestimmten Turbulenz, den Kohlenstaub teilweise früher in die Sekundärluft einzumischen und somit eine frühere Zündung und einen besseren Ausbrand der Kohle, bei weiterhin niedrigen In this way, according to the invention, by impressing a partially conducted flow or by generating a locally determined turbulence, it is possible to partially mix the pulverized coal into the secondary air, and thus earlier ignition and better burnout of the coal, while remaining low
Emissionswerten, zu erreichen. Emission levels to achieve.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind in jedem Brennstoffkanal eine Mehrzahl von Kernluftrohren angeordnet. In a further embodiment according to the invention, a plurality of core air pipes are arranged in each fuel channel.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass im Brennstoffkanal eine Vielzahl von Leitelementen angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich ein sehr gleichmäßiger Einfluss auf die gesamte Strömung ausüben. Bevorzugt sind die verwendeten Leitelemente als Drallkörper, Umlenkkörper oder Querschnittsverengungskörper ausgebildet. Als Leitelemente eignen sich beliebige geometrische Formen, die in ihrer Gesamtheit die Aufprägung eines gewünschten rotierenden oder verwirbelnden Strömungsverlauf des Kohlenstaub- Traggasgemisches erzeugen. Im Rahmen der Erfindung wird unter Drallkörper ein Element verstanden, durch welches die Strömung in eine drehende Bewegung versetzt wird. Vorzugsweise wird dazu ein gerades oder gebogenes Blech verwendet. Als Umlenkkörper wird ein Element bezeichnet, um welches die Staubströmung herum strömt und hinter dem Element, also auf der strömungsabgewandten Seite, ein Unterdruckgebiet erzeugt. Aufgrund dieses Unterdruckgebietes werden lokale komplexe Strömungsturbulenzen erzeugt. Schließlich ist im Sinne der Erfindung ein Querschnittsverengungskörper ein Element, durch welches der Strömungsquerschnitt im Staubkanal verengt wird und somit eine gerichtete Strömung erzeugt wird. Auch hier werden auf der strömungsabgewandten Seite des Elements aufgrund eines Unterdruckgebietes Strömungsturbulenzen erzeugt. Another teaching of the invention provides that a plurality of guide elements are arranged in the fuel channel. In this way, a very uniform influence on the entire flow can be exercised. Preferably, the guide elements used are formed as swirl body, deflecting body or cross-sectional constriction body. As guide elements are any geometric shapes that produce in their entirety the imprint of a desired rotating or swirling flow pattern of Kohlenstaub- Traggasgemisches. Within the scope of the invention, swirl body is understood to be an element by means of which the flow is set into a rotating movement. Preferably, a straight or curved sheet is used for this purpose. As deflection body, an element is referred to which flows around the dust flow and behind the element, ie on the side facing away from the flow, generates a negative pressure area. Due to this negative pressure area, local complex flow turbulences are generated. Finally, in the context of the invention, a cross-sectional constriction body is an element through which the flow cross-section in the dust channel is narrowed and thus a directed flow is generated. Here, too, flow turbulences are generated on the side of the element which faces away from the flow due to a negative pressure area.
Alle verschiedenen Arten der Leitelemente lassen sich erfindungsgemäß auch in Kombination einsetzen. All different types of guide elements can also be used in combination according to the invention.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, die Querschnittsverengungskörper nur auf einer Seitenwandung des Brennstoffkanals anzuordnen. Es ist jedoch auch möglich, diese an zwei, drei oder allen Seitenwänden anzuordnen. Another teaching of the invention provides to arrange the cross-sectional constriction body only on a side wall of the fuel channel. However, it is also possible to arrange these on two, three or all side walls.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Kernluftrohre für jeden Brennstoffkanal als Kernluftkreuze ausgebildet und teilen den Brennstoffkanal in einzelne Teilkanäle auf. Dazu ist es besonders zweckmäßig, wenn die Kernluftrohre in einer gemeinsamen Verkleidung angeordnet sind, welche das Kernluftkreuz bilden. According to a further embodiment of the invention, the core air pipes are designed for each fuel channel as core air crosses and divide the fuel channel into individual sub-channels. For this purpose, it is particularly expedient if the core air pipes are arranged in a common lining, which form the core air cross.
Eine besonders gute Wirkung der Leitelemente wird dann erreicht, wenn gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausgestaltung jedes Kernluftkreuz bis zur Mündung des Brennstoffkanals verläuft. Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder Brennstoffkanal vor seiner Mündung in die Brennkammer eine Aufweitung aufweist. A particularly good effect of the guide elements is achieved when, according to another embodiment of the invention, each core air cross extends to the mouth of the fuel channel. According to a further teaching of the invention, it is provided that each fuel channel has an expansion in front of its mouth into the combustion chamber.
Zweckmäßigerweise sind die erfindungsgemäßen Leitelemente im Bereich dieser Aufweitung angeordnet. Conveniently, the guide elements according to the invention are arranged in the region of this widening.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to a purely exemplary embodiments illustrative drawing. In the drawing show:
Fig. 1 einen Brennerspiegel eines Strahlbrenners, schematisiert, 1 shows a burner mirror of a jet burner, schematized,
Fig. 2 einen Strahlbrenner gemäß dem Brennerspiegel in Fig. 1 im Fig. 2 is a jet burner according to the burner mirror in Fig. 1 in
Vertikalschnitt,  Vertical section
Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fig. 3 shows a first embodiment of an inventive
Strahlbrenners in Seitenansicht,  Jet burner in side view,
Fig. 4 den Gegenstand aus Fig. 3 im Vertikalschnitt, 4 shows the article from FIG. 3 in vertical section, FIG.
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fig. 5 shows another embodiment of an inventive
Strahlbrenners in Seitenansicht,  Jet burner in side view,
Fig. 6 den Gegenstand aus Fig. 5 im Vertikalschnitt, 6 shows the article from FIG. 5 in vertical section, FIG.
Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fig. 7 shows another embodiment of an inventive
Strahlbrenners in Seitenansicht,  Jet burner in side view,
Fig. 8 den Gegenstand aus Fig. 7 im Vertikalschnitt, 8 shows the article from FIG. 7 in vertical section, FIG.
Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fig. 9 shows a further embodiment of an inventive
Strahlbrenners in Seitenansicht und den Gegenstand aus Fig. 9 im Vertikalschnitt. Jet burner in side view and the article of FIG. 9 in vertical section.
Der gattungsgemäße, in den Figuren 1 und 2 dargestellte Brennerspiegel weist in vertikaler Anordnung eine Oberluitdüse 1, Kühlluftdüsen 2, wenigstens eine The generic, shown in Figures 1 and 2, the burner mirror has a vertical arrangement Oberluitdüse 1, cooling air nozzles 2, at least one
Kohlenstaub-Traggasgemisch Öffnung eines Brennstoffkanals 3 mit darin enthaltenen Kernluftrohren 4, wenigstens eine Mittelluftdüse 5 sowie eine Unterluftdüse 6 auf. Für die vorliegende Erfindung werden insbesondere die Brennstoffkanäle 3 betrachtet. Diese Brennstoffkanäle 3 werden jeweils durch sogenannte Kernluftkreuze 7, welche für die Anordnung der Kernluftrohre 4 verwendet werden, in einzelne Teilkanäle 3' aufgeteilt. Coal dust carrying gas mixture opening of a fuel channel 3 with core air tubes 4, at least one central air nozzle 5 and an under-air nozzle 6. In particular, the fuel channels 3 are considered for the present invention. These fuel channels 3 are each divided by so-called core air crosses 7, which are used for the arrangement of the core air pipes 4, into individual sub-channels 3 '.
Die nachfolgenden Figuren zeigen unterschiedliche Ausführungsbeispiele der The following figures show different embodiments of the
Erfindung: In den Figuren 3 und 4 wird das Kernluftkreuz 7 bis zur Mündung in die Invention: In Figures 3 and 4, the core air cross 7 to the mouth in the
Brennkammer verlängert, so dass die Kernluftrohre 4 mit Material umhüllt innerhalb einer die Wandungen des Kernluftkreuzes 7 bildenden Verkleidung 8, 9 liegen.  Extended combustion chamber, so that the core air tubes 4 wrapped with material within a wall forming the core of the air cross 7 panel 8, 9 are.
Dadurch werden die einzelnen Teilkanäle 3' bis zum Austritt räumlich separiert. In diesem verlängerten Bereich sind erfindungsgemäß mehrere Drallkörper 10 als Leitelemente angeordnet und der innere Bereich des Staubquerschnitts bleibt frei. Dadurch wird nur ein definierter Teil der Strömung in Rotation versetzt, während die restliche Strömung weitgehend rotationsfrei den Brenner verlässt. As a result, the individual sub-channels 3 'are spatially separated up to the outlet. In this extended region, several swirler bodies 10 are arranged according to the invention as guide elements, and the inner region of the dust cross-section remains free. As a result, only a defined part of the flow is set in rotation, while the rest of the flow leaves the burner largely free from rotation.
Durch diese Aufteilung der Strömung wird ein Teil des Kohlenstaub- Traggasgemisches in Rotation versetzt und somit schneller in die Sekundärluft eingemischt, während der restliche Anteil nur langsam nach dem bereits bekannten Strahlbrennerprinzip eingemischt wird. As a result of this division of the flow, some of the pulverized coal suspension gas mixture is set in rotation and thus mixed into the secondary air more rapidly, while the remaining portion is mixed in only slowly according to the already known jet burner principle.
In den Figuren 5 und 6 sind als Umlenkkörper 11 ausgebildete Leitelemente in die Teilkanäle 3' eingebracht. Diese Umlenkkörper haben die Form von in die Teilkanäle 3' hineinragenden Zähnen. Die inneren Bereiche der Teilkanäle 3' bleiben auch hier frei. Nach dem Austritt aus den Teilkanälen 3' vermischen sich die einzelnen In FIGS. 5 and 6, guide elements designed as deflection bodies 11 are introduced into the subchannels 3 '. These deflecting bodies have the shape of teeth projecting into the subchannels 3 '. The inner regions of the sub-channels 3 'remain here as well free. After emerging from the sub-channels 3 ', the individual mix
Teilstaubströmungen und erzeugen auf der strömungsabgewandten Seite der Umlenkkörper 11 Turbulenzen. Dies führt ebenfalls zu einer sehr frühen teilweisen Einmischung in die Sekundärluft. Die Zündung erfolgt hier nur aufgrund der komplexeren Strömungen deutlich Undefinierter als bei der in den Figuren 3 und 4 beschriebenen Variante. Partial dust flows and generate on the side facing away from the flow of the deflecting 11 turbulence. This also leads to a very early partial interference in the secondary air. The ignition takes place here clearly only undefined because of the more complex currents than in the variant described in Figures 3 and 4.
Die Figuren 7 und 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem in Fig. 7 erkennbar ist, dass jeder durch das Kernluftkreuz 7 gebildete Teilkanal 3' durch einen Strömungsverengenden Einbau 12 als Leitelement auf einen Teilkanalquerschnitt 3" verkleinert worden ist. Darüber hinaus sorgt eine entsprechende Aufweitung 13, wie deutlich aus Fig. 8 hervorgeht, für eine Aufweitung des Querschnitts jedes 7 and 8 show a further exemplary embodiment in which it can be seen in Fig. 7 that each partial channel 3 'formed by the core air cross 7 has been reduced to a partial channel cross section 3 "by a flow narrowing installation 12 as a guide element Widening 13, as clearly shown in Fig. 8, for an expansion of the cross section of each
Brennstoffkanals 3 vor seiner Mündung in die Brennkammer. Durch den als Blende wirkenden Querschnittsverengungskörper 12 werden am Brennkammeraustritt (auf der strömungsabgewandten Seite der Verengung) Turbulenzen erzeugt. Die Fuel channel 3 before its mouth into the combustion chamber. By acting as a diaphragm cross-sectional constriction body 12 turbulence are generated at the combustion chamber outlet (on the side of the constriction facing away from the flow). The
Querschnittsverengungskörper 12 können je nach Bedarf umlaufend auf allen Cross-sectional constriction bodies 12 may be circumscribed at all times as needed
Seitenwänden oder nur auf einer einzelnen oder auch mehreren Wänden angeordnet sein. Durch die entstandene Querschnittsverengung entsteht auf der Side walls or only be arranged on a single or even several walls. Due to the resulting cross-sectional constriction arises on the
strömungsabgewandten Seite ein Unterdruckgebiet, welches starke the downstream side of a negative pressure area, which strong
Strömungsturbulenzen erzeugt und somit das Kohlenstaub-Traggasgemisch teilweise umlenkt und teilweise schneller in die Sekundärluft einmischt. Generates flow turbulence and thus partially redirects the coal dust-carrier gas mixture and mixed some faster in the secondary air.
Im letzten Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 9 und 10 werden wiederum Querschnittsverengungskörper 14 verwendet, welche, anders als beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel nicht mehr am brennkammerseitigen Austritt sondern vor dem sich aufweitenden Bereich 13 in den vom Kernluftkreuz 7 gebildeten Teilkanälen 3' angeordnet sind. In the last exemplary embodiment according to FIGS. 9 and 10, cross-sectional constriction bodies 14 are again used which, unlike the previously described embodiment, are no longer arranged on the combustion chamber-side outlet but in front of the widening region 13 in the sub-channels 3 'formed by the core air cross 7.

Claims

29. Januar 2018  January 29, 2018
Patentansprüche claims
Brenner, insbesondere Strahlbrenner, zur Verbrennung von staubförmigem Brennstoff, insbesondere Braunkohle, mit wenigstens einem Brennstoffkanal (3) mit einer in Richtung auf eine Brennkammer gerichteten Mündung und mit wenigstens einer in Richtung auf die Brennkammer gerichteten Luftdüse (1, 5, 6), wobei der Brennstoff durch den Brennstoffkanal (3) in die Brennkammer eingeblasen wird, wobei der Brennstoffkanal (3) einen rechteckigen Querschnitt aufweist, Burner, in particular jet burner, for combustion of pulverized fuel, in particular brown coal, with at least one fuel channel (3) with a directed towards a combustion chamber mouth and at least one directed towards the combustion chamber air nozzle (1, 5, 6), wherein the fuel is blown into the combustion chamber through the fuel channel (3), the fuel channel (3) having a rectangular cross-section,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
in dem wenigstens einen Brennstoffkanal (3) eine Vielzahl von Leitelementen (10, 11, 12, 14) zum Aufbringen einer wenigstens teilweise rotierenden oder verwirbelnden Strömung angeordnet ist und dass die Leitelemente (10, 11, 12, 14] nur im Bereich der Wandungen des Brennstoffkanals (3) angeordnet sind, so dass ein innerer Bereich (3') frei von Einbauten bleibt.  in that at least one fuel channel (3) a plurality of guide elements (10, 11, 12, 14) for applying an at least partially rotating or swirling flow is arranged and that the guide elements (10, 11, 12, 14] only in the region of the walls of the fuel channel (3) are arranged, so that an inner region (3 ') remains free of internals.
2. Brenner nach Anspruch, 2. Burner according to claim,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
im Brennstoffkanal (3) eine Mehrzahl von Kernluftrohren (4] angeordnet sind.  in the fuel channel (3) a plurality of core air pipes (4] are arranged.
3. Brenner nach Anspruch loder 2, 3. Burner according to claim loder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Leitelemente als Drallkörper (10) ausgebildet sind.  the guide elements are formed as swirl body (10).
4. Brenner nach Anspruch loder 2, 4. Burner according to claim loder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Leitelemente als Umlenkkörper (11) ausgebildet sind. Brenner nach Anspruch loder 2, the guide elements are designed as deflection bodies (11). Burner according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Leitelemente als Querschnittsverengungskörper (12, 14) ausgebildet sind.  the guide elements as a cross-sectional constriction body (12, 14) are formed.
Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, Burner according to one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Leitelemente (10, 11, 12, 14) nur auf einer Seitenwandung des  the guide elements (10, 11, 12, 14) only on a side wall of the
Brennstoffkanals (3) angeordnet sind.  Fuel channel (3) are arranged.
Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, Burner according to one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Leitelemente (10, 11, 12, 14) auf zwei Seitenwandungen des Brennstoffkanals (3) angeordnet sind.  the guide elements (10, 11, 12, 14) are arranged on two side walls of the fuel channel (3).
Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, Burner according to one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Leitelemente (10, 11, 12, 14) auf drei Seitenwandungen des Brennstoffkanals (3) angeordnet sind.  the guide elements (10, 11, 12, 14) are arranged on three side walls of the fuel channel (3).
Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 8, Burner according to one of claims 2 to 8,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Kernluftrohre (4) jedes Brennstoffkanals (3) ein oder mehrere  the core air pipes (4) of each fuel channel (3) one or more
Kernluftkreuz/e (7) ausbilden und den Brennstoffkanal (3) in einzelne Teilkanäle Form core air cross / e (7) and the fuel channel (3) into individual sub-channels
(3') aufteilen. (3 ') split.
10. Brenner nach Anspruch 9, 10. Burner according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
bei jedem Kernluftkreuz (7) eine Mehrzahl von Kernluftrohren (4) in einer gemeinsamen Verkleidung (8, 9) angeordnet sind. at each core air cross (7) a plurality of core air tubes (4) in a common cover (8, 9) are arranged.
11. Brenner nach Anspruch 9 oder 10, 11. Burner according to claim 9 or 10,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
jedes Kernluftkreuz (7) bis zur Mündung des Brennstoffkanals (3) verläuft. 12. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 11,  each core air cross (7) extends to the mouth of the fuel channel (3). 12. Burner according to one of claims 1 to 11,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
jeder Brennstoffkanal (3) vor seiner Mündung in die Brennkammer eine Aufweitung (13) aufweist. 13. Brenner nach Anspruch 12,  each fuel channel (3) before its mouth into the combustion chamber has a widening (13). 13. Burner according to claim 12,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Leitelemente (10, 11, 12) im Bereich der Aufweitung (13) angeordnet sind.  the guide elements (10, 11, 12) in the region of the expansion (13) are arranged.
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