DE3809429A1

DE3809429A1 - Brennersystem zur verbrennung von festen brennstoffen in gasfoermigem zustand

Info

Publication number: DE3809429A1
Application number: DE19883809429
Authority: DE
Inventors: Norbert Harlander
Original assignee: HARLANDER JOSEF 8261 MARKTL DE
Current assignee: HARLANDER JOSEF 8261 MARKTL DE
Priority date: 1988-03-21
Filing date: 1988-03-21
Publication date: 1989-10-12
Also published as: WO1989009364A1; EP0362348A1; JPH02504668A

Description

Während bei Steinkohle - sofern sie nicht als Kohlestaub ver brannt wird - ein eben liegender, fester oder beweglicher Rost angewandt wird, sind z.B. für stückige Braunkohlen feststehen de oder mechanisch bewegte Treppen- und auch Muldenroste gebräuchlich. Heizwert, Wasser- und auch Aschegehalt, Körnung, flüchtige Bestandteile, Beschaffenheit der Rückstände und die Eigenschaft der Schlacke sind bei der konstruktiven Gestaltung der Feuerung maßgebend. Eine Sonderstellung nehmen dabei Anla gen zur Verbrennung von Abfallstoffen ein. An sie werden die höchsten Anforderungen gestellt, um einen möglichst vollständi gen Gasausbrand zu erreichen. Nachteilig bei allen bekannten Feuerungsarten ist aber, daß bisher immer versucht wird, den Primär- und den Sekundärverbrennungsvorgang in einem Raum, oder wenigstens in unmittelbar zusammenhängenden Räumen durchzu führen. Diese konstruktiven Gegebenheiten wirken sich ungünstig bei der Verbrennung fester Brennstoffe aus, weil die für eine vollkommene Verbrennung notwendigen thermodynamischen, chemi schen und strömungsabhängigen Einzelprozesse auf dem allgemein kurzen und geradlinigen Weg zwischen Glutbett und der Abhitze zone nicht voll wirksam werden können.

Durch die im wesentlichen geradlinige, von einem Rost oder einem anderen Vergasungselement ausgehende Strömung der Brenn gase, stellen sich für die Verbrennung ungünstig hohe Strömungs geschwindigkeiten ein. Dadurch können Schlieren ungenügend ausgebrannter Gase aus dem Feuerraum in den Abhitzebereich und danach in den Abgasstrom gelangen. Das Einblasen von Sekundärluft wirkt sich dabei nicht im vollen Umfang günstig aus, weil die eingeblasene Sekundärluft in größerer Entfernung vom Glutbett und bei ungenügender Vermischung mit den Brenngasen teilweise kühlend wirkt. Zudem werden durch die in eine Rich tung gerichtete Feuerung unnötig viele Feststoffteilchen vom Glutbett in den Abhitzebereich mitgerissen. Diese im allgemeinen ungenügende Verbrennung begünstigt das Entstehen feuerungsbe dingter Schadstoffe. Dies hat wiederum zur Folge, daß den Feue rungseinrichtungen für feste Brennstoffe verhältnismäßig große und aufwendige Abgasreinigungsanlagen nachgeschaltet werden müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Brennersystem für feste Brennstoffe in gasförmigem Zustand so auszubilden, daß trotz geringem fertigungstechnischen Aufwand und geringem Platzbedarf feste Brennstoffe, unter weitestgehender Vermeidung feuerungsbedingter Schadstoffe, mit gutem Wirkungsgrad genutzt werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß den herkömmlichen und bekannten Primärbrenneinrich tungen, wie Schrägrost, Planrost, Unterschubrost, Vorschubrost oder Drehrohrofen usw. eine von diesen Einrichtungen räumlich getrennte, in der Anmeldeschrift beschriebene Sekundärbrenn einrichtung, ein Brennersystem zur Verbrennung von festen Brenn stoffen in gasförmigem Zustand, nachgeschaltet wird.

In diesem Brenner für feste Brennstoffe in gasförmigem Zustand können den aus den Primärbrenneinrichtungen kommenden, bereits teilweise brennenden Gasen, die für die Sekundärverbrennung notwendigen Sekundärverbrennungsluft-Mengen und bei Bedarf eine zur NOX Minderung günstige Rückführabgasmenge zugemischt und so zu einem optimalen Ausbrandgemisch aufbereitet werden. Danach strömen die aufbereiteten Brenngase in die Hauptbrennkammer der Sekundärbrenneinrichtung, wo sie bei mäßiger Strömungsgeschwin digkeit und ausgeglichenen Temperaturen vollkommen ausbrennen können.

Von wesentlicher Bedeutung ist dabei, daß die Brenngase vor dem Eintritt in die Brennkammer der Sekundärbrenneinrichtung mit der notwendigen Sekundärverbrennungsluft und bei Bedarf mit anderen Gasen, wie z.B. Rückführabgas, durch die horizontal und vertikal wirkende Mischeinrichtung innig vermischt werden und danach in einer zur Rückwand der Hauptbrennkammer gerichteten Flammenrichtung der vollständige Gasausbrand abläuft. Von wesentlicher Bedeutung ist auch, daß die beschriebene Brenn kammer nach oben geschlossen ist und eine versetzt zur Einlaß öffnung angeordnete Auslaßöffnung aufweist.

Durch diese getrennt von den Primärverbrennungseinrichtungen vorgesehenen Sekundärverbrennungseinrichtungen kann die Entste hung feuerungsbedingter Schadstoffe durch sogenannte Primärmaß nahmen weitestgehend vermieden werden. Erst nach dem vollständi gen Ausbrand der von den Primärbrenneinrichtungen kommenden Brenngase verlassen die ausgebrannten und heißen Gase über eine Auslaßöffnung den Brenner und gelangen in den Abhitzebereich, wo die aus den Festbrennstoffen umgewandelte Wärmeenergie genutzt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher er läutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungs form eines Heizkessels mit einem Schrägrost als Primärbrenneinrichtung sowie mit einem Sekundär brenner,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Brennstoffschacht mit der Primärbrenneinrichtung und den Sekundärbrenner ge mäß Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungs form eines Heizkessels mit einem Unterschubrost als Primärbrenneinrichtung sowie mit einem Sekundärbren ner,

Fig. 4 einen Schnitt durch den Brennstoffschacht mit der Primärbrenneinrichtung und den Sekundärbrenner gemäß Linie A-A in Fig. 3,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines weiteren Dampferzeugers mit einem Vorschubrost zur Abfallverbrennung als Primärbrenneinrichtung sowie mit einem Sekundärbrenner,

Fig. 6 einen Schnitt durch den Primärfeuerungsraum mit der Primärbrenneinrichtung und den Sekundärbrenner gemäß Linie A-A in Fig. 5,

Fig. 7 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines weiteren Dampferzeugers mit einem Drehrohrofen als Primärbrenneinrichtung sowie mit einem Sekundärbren ner, und

Fig. 8 einen Schnitt durch den Sekundärbrenner gemäß Linie A-A in Fig. 7.

Nach den Fig. 1 und 2 umfaßt ein Heizkessel einen als Pri märbrennraum dienenden Brennstoffschacht 1 mit einer Ein füllöffnung 2, einen Schrägrost 3 als Primärbrenneinrichtung und einen Ascheraum 4. In diesem Ascheraum 4 wird die zur Primärverbrennung der Festbrennstoffe notwendige Primärver brennungsluft eingeleitet. Neben dem Brennstoffschacht 1 und mit diesem verbunden durch eine Einlaßöffnung 5 ist eine Brenngasmischkammer 6 vorgesehen, in die über einen Sekun därrost 7 aus einem Sekundärluftkanal 8 die notwendige Sekundärverbrennungsluft für die Brenngase für einen voll ständigen Gasausbrand zugeführt wird. Über eine Einlaß- Öffnung 9 gelangen die Brenngase in eine Hauptbrennkammer 10, wo sie vollständig ausbrennen. Danach verlassen die optimal ausgebrannten und heißen Gase die Hauptbrennkammer 10 über eine versetzt zur Einlaßöffnung 9 angeordnete Aus laßöffnung 11 der Hauptbrennkammer 10 und gelangen in einen Abhitzebereich 12, wo die aus den Festbrennstoffen umgewan delte Wärmeenergie genützt werden kann.

Der in den Fig. 3 und 4 gezeigte Heizkessel umfaßt einen Brennstoffschacht 1 mit einem bodenseitig angeordneten Unterschubrost 13 und einer Revisionsöffnung 3. In den Raum 4 unter dem Unterschubrost 13 wird die zur Primärverbrennung notwendige Primärverbrennungsluft eingeleitet. Neben dem Brennstoffschacht 1 und mit diesem verbunden durch die Ein laßöffnung 5 ist die Brenngasmischkammer 6 vorgesehen, in die über den Sekundärrost 7 aus dem Sekundärluftkanal 8 die notwendige Sekundärverbrennungsluft für die Brenngase für einen vollständigen Gasausbrand zugeführt wird. Über die Einlaßöffnung gelangen die Brenngase in die Hauptbrennkammer 10, wo sie vollständig ausbrennen. Danach verlassen die optimal ausgebrannten und heißen Gase die Hauptbrennkammer 10 über die versetzt zur Einlaßöffnung 9 angeordnete Aus laßöffnung 11 der Hauptbrennkammer 10 und gelangen in den Abhitzebereich 12, wo die aus den Festbrennstoffen umgewan delte Wärmeenergie genutzt werden kann.

Der Dampferzeuger nach den Fig. 5 und 6 umfaßt einen Primär brennraum 21 mit einem bodenseitig angeordneten Vorschubrost 2 und eine Brennstoffaufgabeeinrichtung 22. In den Raum 4 unter dem Vorschubrost 23 wird die zur Primärverbrennung notwendige Primärverbrennungsluft eingeleitet. Neben dem Primärverbrennungsraum 21 und mit diesem verbunden durch die Einlaßöffnung 5 ist die Brenngasmischkammer 6 vorgesehen, in die über den Sekundärrost 7 aus dem Sekundärluftkanal 8 die notwendige Sekundärverbrennungsluft für die Brenngase für einen vollständigen Gasausbrand zugeführt wird. Über die Einlaßöffnung 9 gelangen die Brenngase in die Hauptbrenn kammer 10, wo sie vollständig ausbrennen. Danach verlassen die optimal ausgebrannten und heißen Gase die Hauptbrenn kammer 10 über die versetzt zur Einlaßöffnung 9 angeordnete Auslaßöffnung 11 der Hauptbrennkammer 10 und gelangen in den Abhitzebereich 12, wo die aus den Festbrennstoffen umgewan delte Wärmeenergie genutzt werden kann.

Der in den Fig. 7 und 8 gezeigte Dampferzeuger umfaßt einen den Primärbrennraum 31 aufweisenden Drehrohrofen 33 mit einer Brennstoffaufgabeeinrichtung 32 und einem Schlacken schacht 35. Die zur Primärverbrennung notwendige Verbren nungsluft wird auf der Brennstoffaufgabeseite 34 des Drehrohrofens 33 in diesen eingeleitet. Neben dem Schlacken schacht 35 und mit diesem verbunden durch die Einlaßöffnung 5 ist die Brenngasmischkammer 6 vorgesehen, in die über den Sekundärrost 7 aus dem Sekundärluftkanal 8 die notwendige Sekundärverbrennungsluft für die Brenngase für einen voll ständigen Gasausbrand zugeführt wird. Über die Einlaßöffnung 9 gelangen die Brenngase in die Hauptbrennkammer 10, wo sie vollständig ausbrennen. Danach verlassen die optimal ausge brannten und heißen Gase die Hauptbrennkammer 10 über die versetzt zur Einlaßöffnung 9 angeordnete Auslaßöffnung 11 der Hauptbrennkammer 10 und gelangen in den Abhitzebereich 12, wo die aus den Festbrennstoffen umgewandelte Wärmeener gie genutzt werden kann.

Die erfindungsgemäße Feuerungsvorrichtung für feste Brenn stoffe in Form des beschriebenen Brennersystems zur Ver brennung von festen Brennstoffen in gasförmigem Zustand in Verbindung mit bekannten Primärbrenneinrichtungen erbringt im Vergleich zu bekannten Feuerungseinrichtungen eine wesentlich bessere Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Brennstoffe unter gleichzeitiger Verringerung der Umweltbe lastung durch feuerungsbedingte Schadstoffe und ist außer dem einfach und wirtschaftlich zu fertigen. Die erfundene Sekundärbrenneinrichtung in Form der beschriebenen Brenn systeme zur Verbrennung von festen Brennstoffen in gasför migem Zustand kann in Verbindung mit allen bekannten Primär einrichtungen eingesetzt werden.

Claims

1. Feuerungsvorrichtung zur Verbrennung von festen Brenn stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß einer die festen Brennstoffe aufnehmenden und deren Vergasung her beiführenden Primärbrenneinrichtung (3, 13, 23, 33) eine getrennte Sekundärbrenneinrichtung (6, 10) zur Verbren nung der in gasförmigem Zustand vorliegenden Brennstoffe nachgeschaltet ist.

2. Feuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundär brenneinrichtung (6, 10) eine mit der Brennkammer (1) der Primärbrenneinrichtung (3, 13, 23, 33) verbundene Brandgasmischkammer (6) sowie eine sich daran an schließende Hauptbrennkammer (10) umfaßt.

3. Feuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupt brennkammer (10) eine zu einem Abhitzebereich (12) füh rende Auslaßöffnung (11) besitzt, die in Flammenrichtung betrachtet seitlich gegenüber der Einlaßöffnung (9) ver setzt ist.

4. Feuerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Brand gasmischkammer (6) die für einen vollständigen Gasaus brand erforderliche zusätzliche Verbrennungsluft einführ bar ist.

5. Feuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der Verbrennungsluft über einen Rost (7) erfolgt.

6. Feuerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär brenneinrichtung einen Rost (3, 13, 23) umfaßt.

7. Feuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär brenneinrichtung einen Drehrohrofen (33) umfaßt.

8. Feuerungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Pri märverbrennung erforderliche Verbrennungsluft in einen unterhalb des Rostes (3, 13, 23) liegenden Raum (4) ein führbar ist.