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