DE19731474C1 - Verfahren zum Betrieb eines Eckenbrenners für eine Tangentialfeuerung und Eckenbrenner zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Eckenbrenners für eine Tangentialfeuerung, bei dem über den Eckenbrenner zumindest ein Strom aus Kohlenstaub und Primärluft tangential auf einen imaginären im wesentlichen horizontalen Kreis im Feuerraum der Tangentialfeuerung ausgerichtet in den Feuerraum eingeführt wird und zumindest ein weiterer Luftstrom über eine Dü­ se des Eckenbrenners einstellbar unter einem Versatzwinkel zu dem Strom aus Kohlenstaub und Primärluft in Richtung auf eine Wand des Feuerraums in den Feuerraum eingeführt wird.

Aus der EP 22 454 B1 ist ein solches Verfahren bekannt, bei dem ein als Se­ kundärluft bezeichneter Luftstrom so in die Feuerung eingeführt wird, daß der Sekundärluftstrom tangential auf eine zweiten imaginären Kreis gerichtet ist, der auf Abstand von dem ersten imaginären Kreis nach außen liegt. Durch den zweiten Luftstrom soll eine oxidierende Atmosphäre entlang den Feuerungs­ wänden aufrecht erhalten werden, um dadurch die Schlackenbildung und Kor­ rosion an einer zugeordneten Feuerungswand, zu vermindern. Vorzugsweise sind die Düse für den Strom aus Kohlenstaub und Primärluft und die Düse für die Sekundärluft in vertikaler Einbaulage des Eckenbrenners übereinander an­ geordnet, wie dies die Fig. 5 der EP 22 454 B1 zeigt. Die Ausrichtung des weiteren Luftstroms auf einen zweiten imaginären Kreis entspricht einem Ver­ satzwinkel des zweiten Luftstroms bezüglich des Stroms aus Kohlenstaub und Primärluft in Richtung auf die Wand des Feuerraums zu. Nach Sp. 5, Z. 50-59 weist die Düse für den weiteren Luftstrom (Sekundärluftstrom oder Wandluft­ strom) Schwenkeinrichtungen auf.

Derartige mechanische Schwenkeinrichtungen sind aufwendig in der Herstel­ lung und sind den hohen Feuerraumtemperaturen ausgesetzt.

Aus der DE-PS 972 968 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Eckenbrenners bekannt, bei dem staubförmiger Brennstoff und Verbrennungsluft durch in meh­ rere Ebenen übereinanderangeordnete Düsengruppen von den Ecken der Brennkammer eines Dampferzeugers tangential zu einem um die Brennkam­ merachse gedachten Zylinder eingeblasen werden.

Da der Dampferzeuger mit flüssigem Schlackenabfluß arbeitet ist vorgesehen, daß die Düsengruppen in der Nähe des Schmelzkammerbodens angeordnet sind und dabei die unterste Düsengruppe aus der waagerechten Normalstel­ lung heraus nach unten, sowie die darüber befindlichen Düsengruppen aus der waagerechten Normalstellung heraus nach oben um horizontale Achsen schwenkbar sind. Auch bei dem bekannten Verfahren sind somit mechanische Schwenkeinrichtungen erforderlich.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines Eckenbrenners für eine Tangentialfeuerung an­ zugeben, bei dem eine Einstellbarkeit des weiteren Luftstroms ohne mechani­ sche Schwenkeinrichtungen ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Versatzwinkel durch eine Mi­ schung von mindestens zwei Teilluftstrahlen unterschiedlicher Strömungsge­ schwindigkeit verstellt wird, von denen der eine Teilluftstrom geradlinig auf die Austrittsöffnung der Düse zuströmt und der andere Teilluftstrom vor der Aus­ trittsöffnung unter einem Winkel in den einen Teilluftstrom einströmt und deren Strömungsgeschwindigkeiten verändert werden können.

Durch Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit der beiden vor dem Austritt aus der Düse vermischten Teilluftströme unterschiedlicher Strömungsrichtung und -geschwindigkeit kann der Austrittswinkel des Mischstromes aus der Aus­ trittsöffnung der Wandluftdüse stufenlos eingestellt werden. Mechanische Ein­ stellelemente in der Austrittsöffnung der Düse sind nicht erforderlich.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß über den Eckenbrenner ein weiterer Strom an Verbrennungsluft und/oder rückgeführtem Rauchgas tangential auf den imaginären im wesentlichen horizontalen Kreis im Feuerraum der Tangential­ feuerung ausgerichtet in den Feuerraum eingeführt wird.

Die Erfindung richtet sich auch auf einen Eckenbrenner mit mindestens einer Düse für den Austritt eines Stroms von Kohlenstaub und Primärluft und minde­ stens einer Wandluftdüse für den Austritt eines weiteren Luftstroms unter ei­ nem einstellbaren Versatzwinkel relativ zum Kohlenstaub-Primärluft-Strom.

Bei diesem ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß vor der Austrittsöffnung der Düse ein Mischraum vorgesehen ist, der eine sich parallel zu einer Achse er­ streckende Wand und gegen die Achse geneigte Schrägwand aufweist, und daß der sich erweiternde Mischraum auf seinem von der Austrittsöffnung der Wandluftdüse abgewandten Ende mit mindestens zwei Luftkanälen verbunden ist und der aus dem einen Luftkanal austretende Teiluftstrom direkt auf die Austrittsöffnung ausgerichtet ist und der aus dem anderen Luftkanal austreten­ de Teilluftstrom auf die geneigte Schrägwand auftrifft, umgelenkt wird und in den ersten Teilluftstrom einmischbar ist, und daß die Strömungsgeschwindig­ keiten der beiden Teilluftströme einstellbar sind.

Vorzugsweise werden die beiden Luftkanäle von einem einzigen Luftzufuhrka­ nal mit einer innenliegenden Kanaltrennwand gebildet, die in etwa an der Ver­ bindungsstelle zwischen Mischraum und Luftzufuhrkanal endet.

Eine besonders einfache Ausführungsform wird erreicht, wenn die Luftkanäle im wesentlichen den gleichen Querschnitt aufweisen.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn wie beim Stand der Technik, in Einbaulage des Eckenbrenners die Düse für den Austritt eines Stroms von Kohlenstaub und Primärluft und die Wandluftdüse übereinander angeordnet sind.

Die Erfindung soll nun an Hand der beigefügten Figuren näher erläutert wer­ den. Es zeigt:

Fig. 1 einen Horizontalschnitt durch den Feurraum einer Tangentialfeue­ rung und

Fig. 2-4 einen schematischen Horizontalschnitt durch den Feurraum und eine Wandluftdüse eines Eckenbrenners zur Erläuterung unter­ schiedlicher Beaufschlagungszustände der Wandluftdüse.

Die Fig. 1 zeigt einen horizonalen nicht maßstäblichen Querschnitt durch den Feuerraum 1 einer Tangentialfeuerung. Den vier Ecken des Feuerraums sind Eckenbrenner 2 zugeordnet. Jeder Eckenbrenner weist mindestens eine Düse für den Austritt eines Strom 3 aus Kohlenstaub und Primärluft (Hauptstrom) aus. Die Ströme 3 aus Kohlenstaub und Primärluft sind auf einen konzentrisch zur Vertikalachse des Feuerraums angeordneten imaginären Kreis 4 ausgerich­ tet. Infolge dieser Ausrichtung bildet sich bei Betrieb der Feuerung im Feuer­ raum der Feuerraumdrall 5 aus. Unter einem Versatzwinkel von α von bei­ spielsweise 25° mindestens wird über eine Wandluftdüse 9 des Eckenbrenners ein Wandluftstrom 6 zugeführt derart, daß er zwischen dem Strom 3 und einer benachbarten Feuerraumwand 7 eintritt, um in dem gefährdeten Bereich 8 der Feuerraumwand 7 eine oxidierende Atmosphäre aufzubauen und ein Ver­ schlacken und Korrosion der Feuerraumwand 7 zu vermeiden. Es ist zweck­ mäßig, daß der Versatzwinkel α einstellbar ist.

In den Fig. 2-4 ist ein Horizontalschnitt durch die Wandluftdüse 9 des Ecken­ brenners 2 dargestellt, die oberhalb oder unterhalb der Düse für den Strom 3 angeordnet ist. Der Austrittsöffnung 10 von Wandluftdüse 9 mit Mittelachse 10a ist ein Mischraum 11 vorgeschaltet. Der Mischraum 11 wird durch eine von der Austrittsöffnung 10 ausgehende und sich parallel zur Achse 10a vertikal er­ streckene Wand 12 und eine ebenfalls von der Austrittsöffnung ausgehende und unter einem Winkel zur Achse 10a geneigte Schrägwand 13 begrenzt der­ art, daß sich der Mischraum von der Austrittsöffnung 10 ausgehend erweitert. Mit dem freien Ende der Mischkammer 11 ist ein Luftzufuhrkanal 14 verbunden der durch eine Kanaltrennwand 15 in einen Luftkanal 16 und einen Luftkanal 17 unterteilt ist, wobei der Luftkanal 16 im wesentlichen direkt auf die Aus­ trittsöffnung 10 und der Luftkanal 17 auf die Innenseite der Schrägwand 13 ausgerichtet sind.

Die beiden Luftkanäle 16 und 17 weisen vorzugsweise gleiche Strömungsquer­ schnitte auf. Die Kanaltrennwand 15 ist vorzugsweise auf den in den Fig. 2-4 oberen Rand der Austrittsöffnung ausgerichtet und endet vorzugsweise im Verbindungsbereich zwischen Mischraum 11 und Luftzufuhrkanal 14. Die Wand 12 kann selbstverständlich eine Verlängerung der entsprechenden Wand des Luftzufuhrkanals 14 sein.

Der Versatzwinkel α wird durch Beaufschlagung der Luftkanäle 16 und 17 mit Teilluftströmen unterschiedlicher Geschwinigkeit erreicht. Die in den Figuren verwendeten Pfeilsymbole stellen ihrer Länge ein Maß für die Geschwindigkeit dar. Die Austrittsrichtung wird weiterhin durch den Neigungswinkel β der Schrägwand 13 bestimmt. Bei der Beaufschlagung mit unterschiedlichen Teil­ luftströmen gemäß Fig. 2 ist der Versatzwinkel α = 0°, d. h. der Wandluftstrom 6 tritt in Hauptbrennrichtung, d. h. in Richtung des Stroms 3 aus der Wandluft­ düse 9 aus. Bei der Beaufschlagung gemäß Fig. 3 tritt der Wandluftstrom 6 unter dem maximal möglichen Winkel, der etwas kleiner ist als der Neigungs­ winkel β der Seitenwand 13, weil auch in dem weniger beaufschlagten Luftka­ nal (17 in Fig. 2 und 16 in Fig. 3) ein gewisser Rest an Luft strömen muß, um den Kanal zu kühlen.

Bei gleichmäßiger Beaufschlagung der beiden Luftkanäle 16 und 17 gemäß Fig. 4 wird ein mittlerer Ablenkwinkel des Wandluftstroms 6 erzielt.

Die Begrenzungsflächen der Mischkammer parallel zur Ebene der Zeichnun­ gen 2-4 können von sich parallel und horizontal auf Abstand erstreckenden Blechen gebildet werden.

Claims (6)

1. Verfahren zum Betrieb eines Eckenbrenners für eine Tangentialfeuerung, bei dem über den Eckenbrenner zumindest ein Strom aus Kohlenstaub und Primärluft tangential auf einen imaginären im wesentlichen horizonta­ len Kreis im Feuerraum der Tangentialfeuerung ausgerichtet in den Feuer­ raum eingeführt wird und zumindest ein weiterer Luftstrom über eine Düse des Eckenbrenners einstellbar unter einem Versatzwinkel zu dem Strom aus Kohlenstaub und Primärluft in Richtung auf eine Wand des Feuer­ raums in den Feuerraum eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatzwinkel (α) durch eine Mischung von mindestens zwei Teilluftstrahlen unterschiedlicher Strömungsgeschwindigkeit verstellt wird, von denen der eine Teilluftstrom geradlinig auf die Austrittsöffnung der Düse zuströmt und der andere Teilluftstrom vor der Austrittsöffnung unter einem (β) Winkel in den einen Teilluftstrom einströmt und deren Strö­ mungsgeschwindigkeiten verändert werden können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet, daß über den Eckenbrenner ein weiterer Strom an Verbrennungsluft und/oder rückgeführtem Rauchgas tangential auf den imaginären im we­ sentlichen horizontalen Kreis im Feuerraum der Tangentialfeuerung aus­ gerichtet in den Feuerraum eingeführt wird.

3. Eckenbrenner mit mindestens einer Düse für den Austritt eines Stromes von Kohlenstaub und Primärluft und mindestens einer Wandluftdüse für den Austritt eines weiteren Luftstroms unter einem einstellbaren Versatz­ winkel relativ zum Kohlenstaub-Primärluft-Strom, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Austrittsöffnung (10) der Düse (9) ein Mischraum (11) vorge­ sehen ist, der eine sich parallel zu einer Achse (10a) erstreckende Wand (12) und eine gegen die Achse (10a) geneigte Schrägwand (13) aufweist, und daß der sich erweiternde Mischraum (11) auf seinem von der Aus­ trittsöffnung (10) der Wandluftdüse (9) abgewandten Ende mit mindestens zwei Luftkanälen (16, 17) verbunden ist und der aus dem einen Luftkanal (16) austretende Teilluftstrom direkt auf die Austrittsöffnung (10) ausge­ richtet ist und der aus dem anderen Luftkanal (17) Teilluftstrom auf die geneigte Schrägwand auftrifft, umgelenkt wird und in den ersten Teilluft­ strom (16) einmischbar ist, und daß die Strömungsgeschwindigkeiten der beiden Teilluftströme (16, 17) einstellbar sind.

4. Eckenbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Luftkanäle (16, 17) von einem einzigen Luftzufuhrkanal (14) mit einer innenliegenden Kanaltrennwand (15) gebildet sind, die in etwa an der Verbindungsstelle zwischen Mischraum (11) und Luftzufuhr­ kanal (14) endet.

5. Eckenbrenner nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftkanäle (16, 17) im wesentlichen den gleichen Querschnitt auf­ weisen.

6. Eckenbrenner nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Einbaulage des Eckenbrenners die Düse für den Austritt eines Stromes von Kohlenstaub und Primärluft und die Wandluftdüse (9) über­ einander angeordnet sind.