DE1751700A1

DE1751700A1 - Verfahren und Einrichtung zur Druckzerstaeubung und Verbrennung von Kohlenstaub-Wassergemischen

Info

Publication number: DE1751700A1
Application number: DE19681751700
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Aribert Fracke; Dr-Ing Herbert Tratz; Dipl-Phys Eduard Weber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-07-13
Filing date: 1968-07-13
Publication date: 1970-08-27
Also published as: BE734277A; US3589314A; GB1223369A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT

Erlangen, den 1 2. JULI 1968

Werner-von-Siemens-Str. 50 PLA 68/1426

Verfahren und Einrichtung zur Druckzerstäubung
und Verbrennung von Kohlenstaub-Wassergemischen

Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Kohleabbaus und der Verwertung der Kohle werden in zahlreichen Ländern Versuche durchgeführt, Gemische von Kohlenstaub und Wasser in Kraftwerken direkt zu verbrennen. Dabei enthält das Gemisch im allgemeinen 60 i» Kohlenstaub und 40 i» Wasser. Ea ist dabei möglich,

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die Kohle in schrägliegenden Flözen durch Wasser direkt abzubauen. Darüber hinaus kann der bei der Kohlenwäsche anfallende Kohlenstaub noch weiter verwendet werden; schließlich ist mit einem derartigen Gemisch der Kohlenstaubtransport, direkt durch Pipelines möglich.«

Eine erhebliche Schwierigkeit bildet dabei jedoch die Ausgestaltung der Brenner für ein derartiges Gemisch. Es sind bereits Untersuchungen mit hochtourigen Drehzerstäubern vorgenommen worden, wie sie bei Ölfeuerungen üblich sind. Derartige Brenner weisen jedoch einen hohen Verschleiß und Abrieb auf, so daß die Einsatzdauer derartiger Brenner nur sehr gering ist. Außerdem war mit den untersuchten*Brennern eine ausreichende Zerstäubung, die entscheidend für die Verbrennung ist, nicht zu erreichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Druckzerstäubung und Verbrennung von Kohlenstaub-Wassergemischen zu schaffen, bei dem eine hohe Zerstäubung sicher, er-

' reicht wird.

Die Erfindung besteht darin, daß der Kohlenstaub und das Im Gemisch enthaltene Wasser vor dem Austritt aus einer Düse bei einem Druck von mehreren atü derart auf eine Temperatur, die dicht unterhalb der dem vor der Düse erzeugten Druck entsprechenden Verdampfungstemperatur des Wassers liegt, aufgeheizt

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wird, daß das Wasser unmittelbar nach Durchtritt durch die Düse sich entspannt und verdampft.

Durch dieses Verfahren, bei dem kein zusätzliches Wasser-für die Zerstäubung erforderlich ist, wird das unter Druck zugeführte Gemisch soweit erhitzt, daß das Wasser gerade noch nicht verdampft. Erst unmittelbar hinter der Düse entspannt sich das Wasser schlagartig und verdampft. Dadurch wird gleichzeitig eine hohe Turbulenz erreicht.

Um eine Verdampfung schon in der Düse zu vermeiden, muß diese sehr kurz gehalten werden, da der Kohlenstaub sonst nicht mehr fließfähig ist und die Düse eich zusetzen würde.

Nach der Erfindung besteht eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens darin, daß die mit einer Heizung versehene Zuführungsleitung für das Kohlenstaub-Wassergemisch auf ihrer Austrittsseite eine Blende mit einer axialen Bohrung aufweist.

Ferner kann die eigentliche Düse so ausgebildet sein, daß die Zuführungsleitung an ihrer Austrittsseite mit einer Platte verschlossen und im an die Platte, angrenzenden Bereich mit radialen Bohrungen versehen ist. Dadurch wird das KohlenstaubgemiBch radial aus der Düse herausgeblasen.

Zur Unterstützung der Verwirbelung kann in die Zuführungsleitung

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vor der Austrittsöffnung eine Vorrichtung zur Drallerzeugung eingebaut sein.

Anhand einer schematj. sehen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 eine Düse mit axialer Bohrung, während in Fig. 2 eine Düse mit radialen Bohrungen dargestellt ist.

Nach Fig. 1 besteht die Einrichtung aus einer Zuführungsleitung 1, in die das Kohlenstaub-Wassergemisch 2 unter Druek eingespeist wird..Die Zuführungsleitung 1 ist dabei beispielsweise von einer elektrischen Heizung 3 umgeben. In der Leitung 1 wird das Kohlenstaub-Wassergemisch soweit erhitzt, daß die dem jeweiligen Druck entsprechende Verdampfungstemperatur des Mischungswassers nicht ganz erreicht wird. Das Zuleitungsrohr 1 ist an seiner Austrittsseite mit einer Platte 4 verschlossen, die eine axiale Bohrung 5 aufweist. Nach Durchtritt durch diese Bohrung 5 entspannt sich das im Gemisch mitgeführte Wasser infolge der plötzlichen Druckabnahme schlagartig. Die mit der teilweisen Verdampfung verbundene Volumenzunahme hat zur Folge, dafl der austretende Flüssigkeitsstrahl auseinandergerissen und sehr fein zerstäubt wird.

Dabei ist es erforderlich, daß die Druckabnahme im Kohlenstaub»

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Was sergemisch, erst nach, dem Austritt aus der Düse erfolgt. Dadurch, wird eine Verdampfung und somit eine Austrocknun_fc der Kohlenstaub-Wassermischung in den Düsenbohrungen selbst verhindert. Aus diesem Grunde muß die Länge der Bohrung sehr kurz gehalten sein.

Wegen der hohen auftretenden Verdampfungswurme sind außerdem nach, der Entspannung die Kohleteilchen wärmer als die umgebende Atmosphäre, so daß aas an ihrer Oberfläche haftende Wasser weit- M gehend nachverdampft wird. Dadurch werden günstige Voraussetzungen für die Zündung des Kohlenstoffs gegeben.

Nach Fig. 2 ist die"Zuführungsleitung beispielsweise dampfbeheizt. Dabei wird im allgemeinen Dampf im Gegenstrom über einen Stutzen 6 in die eigentlichen Heizrohre 7 geleitet und über den Stutzen 8 wieder abgeführt. Das Zuführungsrohr 1 ist nach dem vorlietenden Ausführungsbeispiel mit einer ebenen Stirnplatte 9 abgeschlossen. «Jedoch weist das Zuleitungsrohr in der Nähe dieser Stirnplatte 9 radiale Bohrungen 10 auf, so daß hierbei das Kohlenstaub-Wassergemisch seitlich aus der Düse ausgeblasen wird.

Mit dem Verfahren und den Düsen nach der Erfindung ist es al3o auf einfache Weise möglich, eine Kohlenstaub-Wasser-Suspension einwandfrei zu zerstäuben und anschließend sicher zu verbrennen.

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Dabei muß jedoch stets gewährleistet werden, daß das Wasser des Gemisches in der Zuführungsleitung nicht verdampft, da sich diese Leitung sonst sofort zusetzen würde. Das kann Bit entsprechenden Meßeinrichtungen kontrolliert und geregelt werden. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, zusätzliches Wasser oder Druckluft für die Zerstäubung einzuspritzen, sondern es wird lediglich die in der Mischung für die Fließfähigkeit des Kohlenstaubes erforderliche Wassermenge verwendet.

4 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

Patentansprüche

1. /Verfahren zur Druckzerstäubung und Verbrennung von Koiilenstaub-Wassergemischen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstaub und das im·Gemisch enthaltene Wasser vor dem Austritt aus einer Düse bei einem Druck von mehreren atü derart auf eine Temperatur, die dicht unterhalb der dem vor der Düse erzeugten Druck entsprechenden Verdampfungstemperatur des Wassers liegt, aufgeheizt wird, daß das Wasser unmittelbar nach Durchtritt durch die Düse sich entspannt und

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Heizung (3_t 7) versehene Zuführungsleitung (1) für das Kohlenstaub-Wassergemisch (2) auf ihrer Austrittsseite eine Blende (4) mit einer axialen Bohrung (5) aufweist.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (1) an ihrer Austrittsseite mit einer Platte (9) verschlossen und im an die Platte (9) angrenzenden Bereich mit radialen Bohrungen (10) versehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß

in der Zuführungsleitung (1) vor der Austrittsöffnung Vorrichtungen zur Drallerzeugung eingebaut sind.

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