DD228987A3

DD228987A3 - Kohlenstaub-zuendbrenner

Info

Publication number: DD228987A3
Application number: DD24154782A
Authority: DD
Inventors: Friedrich Bude; Dieter Koritz; Kurt Stroeer; Hartmut Schettler; Eberhard Hildebrandt; Waldemar Jordan; Hans-Guenther Weidlich; Guenther Fastnacht; Robert Eschrich; Wolfgang Von Woedtke; Helmut Effenberger
Original assignee: Orgreb Inst Kraftwerke
Priority date: 1982-07-09
Filing date: 1982-07-09
Publication date: 1985-10-23
Also published as: GR78655B; HUT36909A; AU1630583A; HU189711B; BG46413A1; DE3317245A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kohlenstaub-Zuendbrenner fuer den Betrieb mit feuchtem Kohlenstaub, wobei Staubfeuchten bis zu 25% mit einer Koernungsklasse B ohne einen Langzeit-Zuendbrenner-Einsatz zugelassen sein sollen. Dabei soll ueber ein steuerbares Medium eine Vorwaermung des Brenners und des Kohlenstaubes sowie eine Steuerung des Kohlenstaub-Luftmengendurchsatzes gewaehrleistet sein. Weiterhin soll eine innere und aeussere Rezirkulation erreicht werden, um eine schnelle Anwaermung der Bauteile des Zuendbrenners zu gewaehrleisten. Dies wird dadurch erreicht, dass der Austritt des Innenrohres mit einer eine Ruecksprungstufe bildenden, an sich bekannten Muffel verbunden ist, wobei die Ruecksprungstufe durch eine Erweiterung der Muffel zum Innenrohr im Durchmesserverhaeltnis von 1,5 bis 2,5 gebildet ist, ausserhalb der Muffel eine Sekundaerluftzufuehrung angeordnet ist und/oder dass die Ejektorringduese mit einem Mischrohr verbunden ist. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung Kohlenstaub-Zündbrenner

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Kohlenstaub-Zändbrdnner für den Betrieb mit feuchtem Kohlenstaub.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Zündung eines Kohlenstaub-Luft-Gemisches in der Brennkammer eines Dampferzeugers beim Anfahren ist es erforderlich, eine Zündbrenner-Anlage auf Gas- oder Heizölbasis in Betrieb zu nehmen.

Um diese hochwertigen Primärenergieträger für Verbrennungszwecke zu mindern oder in Wegfall zu bringen, ist es bekannt, Zündbrenner-Anlagen mit aufbereitetem Kohlenstaub zu betreiben. Dazu bedarf es jedoch erheblicher anlagentechnischer Voraussetzungen, da der aufbereitete Kohlenstaub entweder aus einem Abscheider-Bunker-System oder über Verbindungsleitungen aus einem in Betrieb befindlichen Dampferzeuger gewonnen wird.

Bei Verwendung von feuchtem Kohlenstaub zu Zündzwecken ist es bekannt, eine glühende Brennstoffschicht auf einem Rost in der Brennkammer herzustellen, darüber den feuchten Kohlenstaub abzulagern, aufzutrocknen und zu zünden. Dazu bedarf es ebenfalls anlagentechnischer Voraussetzungen und hoher Aufwendungen zur Schaffung der glühenden Brennstoffschicht.

Die Versuche, feuchten Kohlenstaub in einem Brenner so aufzubereiten, daß eine Zündung möglich sein soll, haben keine für eine Realisierung geeignete Lösung erbracht. Die bekannten Zündbrenner mit radialer und/oder tangentialer Einblasung des Kohlenstaub-Luft-Gemisches und der Sekundärluft sind nur dann betriebssicher, wenn besondere Langzeitzündbrenner angeordnet sind. Außerdem sind Betriebsströungen infolge Verstopfungen durch den Kohlenstaub zu erwarten..

Weiterhin ist nur eine anlagenintensive Zuordnung innerhalb der betrieblichen Anlage möglich.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist, einen Zündbrenner für den Betrieb mit feuchtem Kohlenstaub zu entwickeln,, wobei Staubfeuchten bis zu 25 % mit einer Körnungsklasse B ohne einen Langzeit-Zündbrenner-Einsatz zugelassen sein sollen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zündbrenner so aufzubauen, daß über ein steuerbares Medium eine Vorwärmung des Brenners und des Kohlenstaubes sowie eine Steuerung des Kohlenstaub- und Luftmengendurchsatzes gewährleistet ist. Weiterhin soll eine innere und äußere Rezirkulation erreicht sein, um eine schnelle Anwärmung der Bauteile des Zündbrenners zu erreichen. Außerdem soll mit dem Zündbrenner eine einfache anlagentechnische Verknüpfung erreicht werden.

Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß der Austritt des Innenrohres mit einer eine Rücksprungstufe bildenden, an sich bekannten Muffel verbunden ist, wobei die Rücksprungstufe durch eine Erweiterung der Muffel zum Innenrohr im Durchmesserverhältnis von 1,5 bis 2,5 gebildet ist, außerhalb der Muffel eine Sekundärluftzuführung angeordnet ist und/oder daß die Ejektorringdüse mit einem Mischrohr verbunden ist.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in den Ausführungsbeispielen näher erläutert·

Ausführungsbeispiel

An Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen im Prinzip:

Fig. 1: den Kohlenstaub-Zündbrenner mit Ejektorringdüse und Muffel, wobei Innenrohr und Muffel die Rücksprungstufe bilden,

Fig. 2: den Kohlenstaub-Zündbrenner mit Ejektorringdüse,

Fig. 3: den Kohlenstaub-Zündbrenner nach Fig. 1 mit Mischrohr und Sekundärluftrohren,

Fig. 4: den Kohlenstaub-Zündbrenner nach Fig. 3 mit doppelter Wandvorwärmung,

Fig. 5: den Kohlenstaub-Zündbrenner nach Fig. 3 mit mehrfacher Wandvorwärmung und Zentralrohr,

Fig. 6: den Kohlenstaub-Zündbrenner nach Fig. 3 mit Doppel-Ejektorringduse und Mischrohr.

Fig. 1:

Der Brenner besteht aus dem Innenrohr 4 und dem Außenrohr 3, wobei zwischen Innen- und Außenrohr 4; 3 die Isolierung 37 mit den inneren Dampfwendeln 31 angeordnet ist. Das Innenrohr 4 weist den dampfbetriebenen Ejektor 15 mit Ansaugrohr 19 auf.

Die inneren Dampfwendel 31 und der dampfbetriebene Ejektor 15 sind über die Dampfleitung 8 mit Absperreinrichtung 9 und die innere Ejektorleitung 18 mit Ventil 26 mit dem Treibdampfnetz verbunden. Am Innen- und Außenrohr 4; 3 ist die Muffel 2 mit der Rücksprungstufe 23 angeordnet, wobei die Rücksprungstufe 23 durch die Erweiterung der Muffel 2 zum Innenrohr 4 im Durchmesserverhältnis von 1,5 - 2,5 gebildet ist. Am Austritt des Innenrohres 4 ist die Stolperkante 22 vorgesehen. Die Muffel 2 weist die kegelförmige

Erweiterung 24 auf. In der Rücksprungstufe 23 ist die Zünderöffnung 39 angeordnet*

Weist die Muffel 2 kein wärmespeicherndes Material auf, so ist diese als Rezirkulationsrohr ausgebildet·

Die Wirkungsweise ist folgende:

Durch öffnen der Drosseleinrichtung 9 und des Ventils 26 wird durch den Heißdampf das Innenrohr 4 und der Ejektor 15 vorgewärmt. Am Ejektor 15 entsteht ein Unterdruck, so daß Förderluft angesaugt wird. Die Förderluft wird mit dem aus dem Ejektor 15 austretenden Heißdampf gemischt. Das Förderluft-Heißdampf-Gemisch erzeugt durch die Stolperkante 22 und die Rücksprungstufe den Wirbel 12, so daß die Muffel 2 aufgewärmt wird.

Nach Erreichen eines spezifischen Vorwärmzustandes wird der Förderluft feuchter Kohlenstaub zugemischt.

Der in der Förderluft suspendiertes feuchte Kohlenstaub wird nach Ejektor 15 aufgetrocknet und vorgewärmt. Da der Wirbel 12 in der Rücksprungstufe sich als stehender Wirbel ausbildet, erfolgt eine Zündung über die durch die Öffnung gesteckte Gaslunte.

Da die Muffel 2 ebenfalls weiter aufgewärmt wurde, bildet sich eine stabile Initialzündung aus. Durch Verstellung der Drosseleinrichtung 9 und des Ventils 26 ist eine Steuerung des Kohlenstaubdurchsatzes und der Dampfmenge erreicht.

Fig. 2:

Der Brenner besteht aus dem Innenrohr 4 und dem Außenrohr 3, deren eingeschlossener Hohlraum mit Isoliermaterial 37 ausgefüllt und an beiden Stirnseiten verschlossen ist. Um das Innenrshr 4 ist das Dampfwendel 31 mit dem Eintrittsventil 9 angeordnet. Am Austritt des Innenrohres 4 ist die ringförmige Stolperkante 22 angeordnet. Im Eintritt des Innenrohres 4 mündet zentrisch das Ansaugrohr 19, das die Ejektroringdüse 15 aufweist. Die Ejektorringdüse 15 weist

die Dampfkammer mit der inneren Leitung 18 und Eintrittsventil 26 auf. Um die Ejektorringdüse 15 ist weiterhin die Ringdüse 7 mit der Luftkammer und den auf einem Lochkreis vorgesehenen öffnungen 10 angeordnet. Die öffnungen 10 sind mit einem verstellbaren Lochkreisring abdeckbar.

Die Eintrittsventile 9; 26 sind an die Dampfleitung 8; 20; angeschlossen.

Die Wirkungsweise ist folgende:

Der Zündbrenner wird durch Öffnen des Ein- und Austrittsventils 9 in Betrieb genommen, so daß Dampf (300 ⁰C bis 540 ⁰C bei 10 at bis 50 at) aus der Dampfleitung 29 durch die Dampfwendel 31 strömt. Dadurch wird das Innenrohr 4 erwärmt. Nach Erreichen der erforderlichen Vorwärmtemperatur wird über das Eintrittsventil 26 die Ejektorringdxise 15 in Betrieb genommen. Der aus der Ejektorringdüse 15 expandierende Dampf strömt an die Wandung des Innenrohres 4. Gleichzeitig wird aus dem Ansaugrohr 19 das feuchte Kohlenstaub-Luft-Gemisch und aus der Ringdüse 7 über den Lochkreisring, Luftkammer und die öffnungen 10 Umgebungsluft angesaugt. Das angesaugte Gemisch wird durch den Ejektordampf ebenfalls an die Wandung des Innenrohres 4 gefördert. Durch Dampf und vorgewärmte Rohrwand erfolgt eine Wärmeübertragung an das Gemisch, so daß eine Auftrocknung des feuchten Kohlenstaubes erfolgt und damit ein äußerst zündwiUiges Gemisch entstanden ist

Dabei dient die ringförmige Stolperkante 22 zur Verbesserung des Zündverhaltens.

In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es ohne weiteres möglich, die Erwärmung des Innenrohres 4 mittels Heißluft oder Elektroenergie vorzunehmen. Ebenfalls ist es möglich, am Ansaugrohr 19 eine weitere Ringdüse anzuordnen und deren Kammer mit einer Leitung zu verbinden, die Heißluft, Kaltluft oder niederkalorisches Gas führt.

Außerdem ist es möglich, über das Ansaugrohr 19 teerhaltige feuchte Abprodukte der Gaserzeugung und/oder Naßasche aus

Kraftwerken mit oder ohne Kohlenstaub zu fördern. Durch Steuerung der Treibdampfmenge über die Eintrittsventile 9; 26; 29 ist eine Steuerung der Kohlenstaub-Luft-Gemischmenge und der Sekundarluftmenge erreicht, so daß auch die Brennerleistung variabel ist.

Fig. 3:

Diese Ausführung unterscheidet sich von Fig. 1 derart, daß die Dampfwendel 31 mit Dampfzuführung 29 für das Innenrohr entfällt und dafür zwischen Innenrohr 4 und Außenrohr 17 die Isolierung 37 untergebracht ist. Am Innenrohr 4 ist das Mischrohr 21 angeordnet. Die D_ampfkammer 14 mit äußerer Dampfleitung 20 ist unmittelbar über die Öffnungen 10 mit dem Ejektor 15 verbunden. Das Zentralrohr 5 mit Pilotbrenner 40 ist innerhalb oder außerhalb der Muffel 2 in die Brennkammerwand 1 eingeführt.

Die Wirkungsweise ist folgende:

Die Inbetriebnahme erfolgt analog Fig. 1, dabei strömt der Heißdampf von der äußeren Dampfleitung 20 über die Dampfkammer 14, welche das Mischrohr 21 vorwärmt, direkt zum Ejektor 15. Die über Ejektor 15 und Mischrohr 21 angesaugte Förderluft mit D_ampf gemischt wärmt das Innenrohr 4 auf. Die Zündung erfolgt mit Gaslunte oder Pilotbrenner 40, so daß eine stabile Initialzündung erreicht ist.

Fig. 4;

In der Brennkammerwand 1 ist der Kohlenstaub-Zündbrenner mit dem Außenrohr 3, welches mit dem Luftrohr 7 die Sekundär-Luftzuführung bildet, befestigt.

Die Sekundär-Luftzuführung ist durch vier an der rückseitigen. Stirnfläche angeordnete Luftrohr 17 gebildet, welche mittels dampfgetriebener Injektoren 10 über den Einlauf 6 mit der Umgebung oder mit dem Luftsystem verbunden sind.

Die Injektoren 10 sind über die äußere Injektorleitung 20 mit der äußeren Dampfkammer verbunden, die durch das Zwischenrohr 34 mit Umlenkung 35 und durch das äußere Rohr 33 gebildet und um das Außenrohr 3 angeordnet ist. Die äußere Dampfkammer hat einen Dampfeintritt über Dampfleitung 8 mit Absperreinrichtung9. Dampfleitung 8 und äußere Injektorleitung 20 sind als Ringleitungen mit entsprechenden Stichleitungen zur äußeren Dampfkammer bzw. zu den Injektoren 10 ausgebildet. Das Luftrohr 7 bildet mit dem Dampfmantelrohr 16, dem Innenrohr 4 und der Umlenkung 22 eine Dampfkammer mit dem Dampfeintritt über die Stichleitung 14, welche über das Ventil 26 von der Zuführleitung 25 absperrbar ist, und dem Dampfaustritt über die innere Ejektorleitung 18. In die rückseitige Stirnwand des Innenrohres 4 mündet zentrisch das Mischrohr 21, welches in das Ansaugrohr 19 übergeht und den Ejektor 15, welcher an die innere Ejektorleitung 18 angeschlossen ist, aufweist. An das Innenrohr 4 schließt sich im Bereich der Brennkammerwand 1 die Muffel 2 an, welche mit dem Innenrohr 4 eine Rücksprungstufe 23 bildet und zur Brennkammer 1 eine kegelförmige Erweiterung 24 bildet. Weist die Muffel 2 mit der kegelförmigen Erweiterung 24 kein wärmespeicherndes Material auf, so besteht diese nur noch aus einem Rezirkulationsrohr, in dem die Rezirkulationskanten 36 angeordnet sind. Dieser.Aufbau ist für bestimmte Anwendungen bei gleicher Zündsicherheit und -Stabilität möglich.

Die Wirkungsweise ist dabei folgende:

Bei Inbetriebnahme des Zündbrenners wird zuerst über die Öffnung des Ventils 26 Heißdampf über die Stichleitungen 14 in die Dampfkammer geleitet. Dieser wärmt das Luftrohr 7 vor Und wird an der Umlenkung 35 zur Vorwärmung der Rücksprungstufe 23 genutzt. Der Heißdampf strömt am Innenrohr 4 entlang, um dieses ebenfalls vorzuwärmen, und tritt über die innere Ejektorleitung 18 aus der Dampfkammer aus und gelangt in den Ejektor 15. Von dort tritt er in das Misch-

rohr 21 ein und erzeugt im A_nsaugrohr 19 einen Unterdruck. Damit wird aus der Fördergas-Staubleitung zum A_nsaugrohr 19 Förderluft angesaugt, mit Dampf gemischt und vorgewärmt sowie durch das Innenrohr 4 und die Muffel 2 in die Brennkammer 1 eingeblasen.

Nach einer ausreichenden Vorwärmzeit wird die Fördergas-Staubleitung mit Kohlenstaub beaufschlagt, mit Förderluft und mit dem Heißdampf aus dem Ejektor 15.im Mischrohr 21 gemischt und im Innenrohr 4 vorgewärmt, aufgetrocknet und zündfähig aufbereitet. Mittels Gaslunte, Pilotbrenner oder elektrischer Zündeinrichtung wird im Bereich der Muffel 2 oder Brennkammer-Eintritt das Gemisch gezündet. In der Rücksprungstufe 23 bildet sich eine stabile heiße Wirbelströmung 12 aus, die nach erfolgter Zündung von außen die weitere Initialzündung des Primärgemisches Förderluft/Staub sichert. Es ist aber auch möglich, die Zündeinrichtung außerhalb der Muffel 2 bzw. des Brenners in der Brennkammerwand 1 anzuordnen. Hat sich die Muffel 2 und die Wirbelströmung 12 genügend aufgewärmt, so wird zur weiteren Luftzugabe und zur Steigerung der Ausbandrate über das öffnen der Absperreinrichtung 9, Heißdampf aus der Dampfleitung 8 eingeleitet. Der Heißdampf strömt über die Ring- und Stichleitungen der Dampfleitung 8 in die äußere Dampfkammer zwischen dem äußeren Rohr 33 und dem Zwischenrohr entlang über die Umlenkung 35 am Außenrohr 3 zurück, wärmt dabei¹ das Außenrohr 3 stark auf und tritt durch die Ring- und Stichleitungen äer äußeren Injektorleitung 20 in die Injektoren 10 ein.

Damit wird wahlweise je nach Anordnung des Einlaufes 6 Heißoder Kaltluft aus dem L_uftsystem oder Kaltluft aus der Umgebung angesaugt, mit dem Heißdampf gemischt, vorgewärmt und durch die tangentiale Anordnung der Luftrohre 17 als Drall-Strömung in das Außenrohr 3 eingeblasen. Nach dem Sekundärluftaustritt aus dem Ringquerschnitt zwischen Außenrohr 4 und Luftrohr 7 bildet sich vor der Muffel 2 eine Drallströmung aus, die zu einer inneren und äußeren Rezirkulation und zur Vermischung von Primärgemisch und Sekundärluft führt, wobei die Primärgeraischzündung an der Rücksprungstufe 23 die

stabile Zündung und damit Verbrennung des Gemisches in der Rezirkulationszone vor der Muffel 2 sichert.

Fig. 5:

Der Brenner besteht aus dem Ansaugrohr 19, das an den dampfbetriebenen Ejektor 15 angeschlossen ist. Dieser mündet im Mischrohr 21, welches sich am Innenrohr 4 anschließt. An das Innenrohr 4 schließt sich in Richtung zur Brennkammer 1 die Stolperkante 22 und die Muffel 2 an, die die Rücksprungstufe 23 und die kegelförmige Erweiterung 24 aufweist. Im Zentrum des Innenrohres 4 ist das Zentralrohr 5 angeordnet, welches dichtgeschweißt und an seinem Umfang mit Öffnungen versehen ist. Das Zentralrohr ist mit einer Zuführung 25 mit Ventil 26 verbunden und weist an der Stirnseite die Stolperkante 27 auf. Am Außendurchraesser der Muffel 2 schließt sich die Luftzuführung an. Sie besteht aus einem Außenrohr 3 und einem inneren Luftrohr 17, beide münden in den Einlauf 6 und das Lufteintrittsgehäuse 7 und sind mit Leitschaufeln 11 ausgestattet. Um das Außenrohr 3 sind äußere D_ampfwendeln 28 gewickelt, welche mit einer äußeren Dampfzuführung 29 versehen ist und über eine Verbindungsleitung 14 in seine mittlere Dampfwendel 30, welche um das innere Luftrohr 17 angeordnet ist, mündet. Aus der mittleren Dampfwendel 30 führt eine äußere Ejektorleitung 20 zum Ejektor 15. Um das Innenrohr 4 ist ebenfalls eine innere Dampfwendel 31 gewickelt, welche mit der Dampfleitung 3 mit Absperreinrichtung 9 verbunden ist und über eine innere Ejektorleitung 18 in den Ejektor 15 mündet. Der Ejektor 15 mit Ejektorleitungen ist in einem Gehäuse untergebracht.

Die Wirkungsweise ist folgende:

Vor der Inbetriebnahme des Brenners wird dieser vorgewärmt. Dies geschieht durch öffnen der Dampfleitung 8 über die Absperreinrichtung 9 und der äußeren Dampfzuführung 29. Damit strömt Dampf von der Dampfleitung 8 zur inneren Dampfwendel und wärmt dabei das Innenrohr 4 vor.

Über die innere Ejektorleitung 18 strömt der Dampf zum Ejektor 15 sowie von der äußeren Dampfzuführung 29 in die äußere Dampfwendel 23, über die Verbindungsleitung 14 in die mittlere Dampfwendel und wärmt dabei das Außenrohr 3 und das Luftrohr 17 vor. Von dort strömt der Dampf über die äußere Ejektorleitung 20 ebenfalls zum Ejektor 15,

Der Austritt des Dampfes aus dem Ejektor 15 führt zur Ansaugung von Förderluft aus dem Ansaugrohr 19. Das Dampf-Luft-Gemisch mischt sich im Mischrohr 21, gelangt in das vorgewärmte Innenrohr, wird dort ebenfalls weiter vorgewärmt, umströmt das Zentralrohr 5 und strömt über die Muffel 2 in die Brennkammer.-Beim Austritt des heißen Gemisches aus dem Innenrohr 4 bildet sich durch die vorhandene Rücksprungstufe 23 eine ringförmige äußere Wirbelströmung 12, welche durch die Stolperkante 22 noch begünstigt wird. Ebenfalls bildet sich im freien Stirnwandbereich des Zentralrohres 5 vor der Stolperkante 27 eine ringförmige innere Rezirkulationszone 13. Danach wird die öffnung des Ventils 26 über die Zuführleitung 25 Brenngas in das Zentralrohr 5 geleitet, welches über die öffnungen 10 in das Innenrohr eintritt und sich mit dem heißen Luft-Dampf-Gemisch mischt und im Bereich der inneren Rezirkulationszone 13 bzw. Wirbelströmung 12.zündet. Die dort vorhandene stabile Gasflamme wärmt die Muffel 2 auf. Im weiteren Anfahrbetreib wird der über das Ansaugrohr angesaugten Förderluft Kohlenstaub zugemischt. Das sich in der Mischkammer 20 bildende Kohlenstaub-Luft-Dampf-Geraisch . wird im heißen Innenrohr 4 weiter vorgewärmt und stabil mittels der Bereiche der Rezirkulationszone 13 bzw. Wirbelströmung 12 gezündet. Die Rezirkulationszonen 13 bzw. die Wirbelströmung 12 bilden dabei stabile brennende Kohlenstaubwirbel, so daß bei entsprechender Kohlequalität die Brenngaszufuhr über die Zuführleitung 25 gedrosselt, geschlossen oder auch durch Dampfzufuhr oder Luftzufuhr ersetzt werden kann.

Es ist aber auch möglich, die Zündung des Kohlentaub-Luft-Dampf-Gemisches durch einen Gas- oder Ölwirbelbrenner, welcher außerhalb oder innerhalb der Muffel 2 eine Zündflamme

bildet oder durch elektrische Zünd- oder Heizeinrichtungen ~ im Bereich der Wirbelströmung 12 bzw. der Rezirkulationszone 13 zu zünden und dadurch die Brenngaszufuhr durch das Zentralrohr 5 zu ersetzen. In diesem Falle kann auch das Zentralrohr 5 zur Aufnahme eines Pilotbrenners oder einer Zündeinrichtung dienen, wobei aus der brennkammerseitigen Stirnseite des Zentralrohres 5 die Zündflamme oder die elektrische Zündeinrichtung die innere Rezirkulationszone 13 stabil zündet, Eine weitere Lösung besteht darin, daß die innere Ejektorleitung 18 nicht mit dem Ejektor 15 sondern mit der Zuführleitung 25 verbunden ist, so daß der Heißdampf der inneren Dampfwendel 31 zur Vorwärmung des Zentralrohres 5 genutzt und über die Öffnungen IO zur weiteren Vorwärmung des Kohlenstaub-Fördergas-Dampf-Gemisches genutzt wird.

Fig. 6:

In der Öffnung der Brennkammerwand 1 ist das Luftrohr 7 mit der kegelförmigen Erweiterung angeordnet. Um die Muffel 2 ist das Rohr 17 für den Sekundärluftaustritt angeordnet und mit Leiterschaufeln 11 zur Drallerzeugung ausgerüstet. Der fingförmige Sekunärluftaustritt ist für die Umgebungsluft offen. Die Luftrohr 17 sind gleichmäßig verteilt und weisen den Injektor 10 mit Einlauf 6 auf. Die Injektoren sind über die Zuführleitung 25 und Ventil 26 an das Dampfnetz angeschlossen. Die wärmespeichernde Muffel 2 besitzt die kegelförmige Erweiterung 24 und an seiner Rücksprungstufe 23 angebrachte ringförmige Rezirkulationskanten 36. Das sich an die Muffel 2 anschließende Innenrohr 4 weist die ringförmige Stolperkante 22 auf. Das Verhältnis der Durchmesser von Muffel 2 zu Innenrohr liegt bei ca. 1,5 2,5, so daß die Rücksprungstufe 23 gebildet wird. Im Innenrohr 4 ist zentral der Ejektor 15 eingebunden, dessen Ansaugrohr gleichzeitig als Mischrohr 21 für den davor angeordneten äußeren Ejektor 38 dient. Der äußere Ejektor 38 schließt als Ansaugrohr 19, welches mit der Förderleitung verbunden wird, ab.

Ejektor 15 und äußerer Ejektor 38 werden durch die absperrbaren inneren Ejektorleitungen 18 und äußeren Ejektorleitungen 20 über die Verbindungsleitung 14 mit dem Ausgang der inneren Dampfwendel 31 verbunden. Die Dampfwendel 31 ist mit der Dampfleitung 8 mit Absperreinrichtung verbunden. Die Ejektoren 15; 38 sowie die innere Dampfwendel 31 sind in der Isolierung 37 angeordnet, die mit dem Außenrohr 3 umgeben ist.

Die Wirkungsweise ist dabei folgende:

Bei Inbetriebnahme des Brenners wird durch öffnen der Absperreinrichtung 9 Heißdampf über die Dampfleitung 8 in die innere Dampfwendel 31 geleitet und damit das Innenrohr 4 vorgewärmt. Der Dampf tritt über die Verbindungsleitung 14 bei geschlossener innerer Ejektorleitung 18 und geöffneter äußerer Ejektorleitung 20 in den äußeren Ejektor 38 ein, erzeugt im Ansaugrohr 19 einen Unterdruck, wodurch aus der angeschlossenen Förderleitung Förderluft in das Mischrohr gesaugt, mit Dampf vermischt und vorgewärmt aus dem heißen Innenrohr 4 ausströmt. Dabei führt die Rücksprungkante 23 in Verbindung mit der Stolperkante 22 zu einer ringförmigen stabilen Wirbelströmung 12. Die ringförmigen Rezikulationskanten 36 bewirken zusätzlich kleine innere Rezirkulationszonen 13, so daß die Muffel 2 vorgewärmt wird. Nach einer Vorwärmzeit wird der Förderluft Kohlenstaub zugemischt, der im Mischrohr 21 und im Innenrohr 4 aufgetrocknet sowie vorgewärmt wird und als zündfähiges Gemisch aus dem Innenrohr austritt. Ober einen nichtdargestellten Zündbrenner wird das aus der Muffel 2 austretende Kohlenstaub-Luft-Dampf-Gemisch gezündet. Danach bildet sich an der Rücksprungstufe 23 eine stabile Initialzündung durch die Wirbelströmung 12 aus, die'durch Rezirkulation und Ablagerung glühender Staubteilchen in den inneren Rezirkulationszonen 13 weiter unterstützt wird. Danach wird über Ventil 26 Dampf über die Leitung 25 in die Injektoren 10 geleitet, über den Einlauf 6 Umgebungsluft angesaugt und durch das Luftrohr 17 in die ringförmige Sekundärluftzuführung gleitet, an den Leitschaufeln 11 verdrallt und zur

Verbrennung des Reststaubes der Primärflamme genutzt. Bei weiterer Leistungssteigerung des Brenners ist es notwendig, daß zusätzlich der Ejektor 15 bei geöffneter innerer Ejektorleitung 18 in 3etrieb genommen wird. Damit wird der Unterdruck in der Ansaugleitung 19 erhöht und die Förderung einer größeren Menge des Fördergas-Staub-Gemisches ist gewährleistet· Ober die Inbetriebnahme der Ejektoren 15; 38 kann neben der Steuerung der Dampfmenge über die Drosseleinrichtungen in den Ejektorleitungen 18; 20 die Leistung des Brenners in. weiten Grenzen gesteuert werden. Gleiches gilt für die Sekundärluftmenge, welche ohne Betrieb der Injektoren 10 über den freien rückwärtigen Ringquerschnitt durch den Unterdruck in der Brennkammer angesaugt wird und dessen Menge durch die Dampfsteuerung der Injektoren 10 erheblich gesteigert werden kann.

Es ist auch möglich, anstelle der Leitschaufeln 11 die Luftrohre 17 mit Injektoren tangential einzubinden, um damit die Drallströmung zu erzeugen.

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:

1. Die Vorwärmung der Brennerwand erfolgt vor der Inbetriebnahme des Zündbrenners, so daß die sichere Zündung sofort bei Inbetriebnahme gegeben ist. Die Vorwärmung ist auch mit Fremddampf realisierbar.

2. Durch die Ejektoransaugung des Kohlenstaub-Luft-Gemisches wird dieses an die stark vorgewärmte Brennerwand gedrückt; damit ist eine sichere Zündung von grobem feuchten Rohrbraunkohlenstaub der Körnungsklasse B mit Staubfeuchten bis mindestens 25 % möglich.

3. Die Dampfejektorwirkung sichert auf Grund des genügend hohen Vordruckes eine gute Verwirbelung des Kohlenstaub Luft-Gemisches mit einer verbesserten Initialzündung sowie eine hohe Ansaugwirkung zur Sicherung der Durchsatzleistung. Dabei sind z. B. durch ein 10 m langes Förderrohr (100 mm j3) durch Selbstansaugung mindestesn 2 t/h Kohlenstaub förderbar.

4. Durch die gleichzeitige Nutzung von Vorwärmdampf als Ejektordampf ist die zugeführte Dampfwärme mit hohem Vordruck vollständig zur Vorwärmung, Ansaugung und Zerstäubung gleichzeitig von Luft und Staub verwendbar.

5i Als Steuergröße des Brennerbetriebes (Durchsatzmenge von Staub und Luft) wird nur die Dampfmenge bzw. der Dampfvordruck benötigt.

6. Durch die Ausbildung von inneren und äußeren Rezirkulationsw-irbeln ist eine schnelle Erwärmung der Muffel gewährleistet.

7. Eine sichere und stabile Initialzündung ist erreicht.

8. Der Kohlenstaubdurchsatz und die Luftmenge sind steuerbar,

Claims

Erfindungsanspruch

1. Kohlenstaub-Zündbrenner mit einem das Primärgemisch führenden Ansaugrohr und sich anschließendem erweiterten Innenrohr und/oder zwischen Ansaugrohr sowie Innenrohr angeordneter Ejektorringdüse, gekennzeichnet dadurch, daß der Austritt des Innenrohres mit einer eine Rücksprungstufe bildenden, an sich bekannten Muffel verbunden ist, wobei die Rücksprungstufe durch eine Erweiterung der Muffel zum Innenrohr im Durchmesserverhältnis von 1,5 bis 2,5 gebildet ist, außerhalb der Muffel eine Sekundärluftzuführung angeordnet ist und/oder daß die Ejektorringdüse mit einem Mischrohr verbunden ist.
2. Zündbrenner nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Muffel als Rezirkulationsrohr ausgebildet ist·
3. Zündbrenner nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Dampfkammer der Ejektorringdüse mit einem steuerbaren Treibdampfanschluß verbunden ist.
4. Zündbrenner nach Punkt 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Ejektorringdüse eine luftbeaufschlagte Ringdüse aufweist.
5. Zündbrenner nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Innenrohr als Doppelrohr ausgebildet ist und einen dampf-, heißluft- oder elektrisch beheizten Wärmeübertrager aufweist.
6. Zündbrenner nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Ringdüse mit Frischluft, Heißluft und/oder Brenngas beaufschlagt ist.
7. Zündbrenner nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Austritt des Innenrohres eine ringförmige Stolperkante aufweist.
8. Zündbrenner nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß der dampfbeheizte Wärmeübertrager mit der Dampfkammer der Ejektorringdüse in Reihe geschaltet ist.
9. Zündbrenner nach Punkt.1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß um das Innenrohr und/oder um die Muffel Sekundärluft- und/oder Kohlenstaub-Rohre angeordnet sind.
10. Zündbrenner nach Punkt 1, 2 und 9, gekennzeichnet dadurch, daß am Austritt der Sekundärluft- und/oder Kohlenstaub-Rohre weitere Muffeln angeordnet sind, wobei Sekundärluft- und/oder Kohlenstaub-Rohre und die weiteren Muffeln eine Rücksprungstufe bilden.
11. Zündbrenner nach Punkt 1, 2, 7, 9 und 10, gekennzeichnet dadurch, daß am Austritt des Innenrohres und/oder der Sekundärluft- und/oder Kohlenstaub-Rohre eine Stolperkante und/oder ein Staubkörper angeordnet ist.
12. Zündbrenner nach Punkt 1, 2, gekennzeichnet dadurch, daß in der Muffel Turbolenzringe angeordnet sind.
13. Zündbrenner nach Punkt 1 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß innerhalb des Innenrohres ein dampf-, luft- und/oder brenngasbeaufschlagtes, mit öffnungen versehenes Zentralrohr angeordnet ist.
14. Zündbrenner nach Punkt 1,. 5 und 9, gekennzeichnet dadurch, daß das Innenrohr oder die Sekundärluft- und/oder Kohlenstaub-Rohre dampf- oder luftbetriebene, tangential angeordnete Ejektoren aufweisen.
15. Zündbrenner nach Punkt 1, 9 und 10, gekennzeichnet dadurch, daß in der Rücksprungstufe eine Initialzündeinrichtung oder ein Pilotbrenner angeordnet ist.
16. Zündbrenner nach Punkt 1, 5 und 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Wandung des Innenrohres und/oder die Sekundärluft- und/oder Kohlenstaub-Rohr als dampf- oder luftbetriebene Doppelrohre ausgebildet sind.
17. Zündbrenner nach Punkt 1 und 13, gekennzeichnet dadurch, daß die der Brennkammer zugewandte Stirnseite des Innenrohres und/oder des Zentralrohres mit wärmespeicherndem Material versehen ist.
18. Zündbrenner nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß am Austritt des Mischrohres eine weitere dampf- oder luftbetriebene Ejektorringdüse angeordnet ist.
19. Zündbrenner nach Punkt 18, gekennzeichnet dadurch, daß die Ejektorringdüse mit einem weiteren Mischrohr versehen ist.
20. Zündbrenner nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß das Doppelrohr mit einer Wärmeisolierung oder -speicherung versehen ist.
21. Zündbrenner nach Punkt 1, 3 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß in Abhängigkeit vom Druck in der Ringdüse, vom Druck oder Differenzdruck in der Ansaug- bzw. Förderluftleitung oder im Bereich der Kohleabzugseinrichtung der Dampf steuerbar aus dem Dampfnetz entnommen und/oder der Kohlenstaub steuerbar in die Zuführungsleitung zugeführt ist.
22. Zündbrenner nach Punkt 21, gekennzeichnet dadurch, daß vor der Ringdüse ein von einem durch den Druck beeinflußten Regler beaufschlagtes, am Dampfnetz liegendes Ventil angeordnet ist.
23. Zündbrenner nach Punkt 22, gekennzeichnet dadurch, daß Meßstellen für den Druck oder Differenzdruck in der Dampfkammer und/oder Zuführungsleitung und/oder Abzugseinrichtung angeordnet isind.
24. Zündbrenner nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Zündbrenner zur Förderung eines Kohlenstaub-Fördergas-Gemisches verwendet ist.
25. Zündbrenner nach Punkt 1 bis 21, gekennzeichnet dadurch, daß der Zündbrenner über eine Fördergasleitung mit einer an einem Kohlenstaubbunker angeordnete, einen Ringspalt aufweisenden Entnahmekaramer verbunden ist.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen