Verfahren und Vorrichtung zum Verbrennen von Kohlenstaub im Luftstrom mittels eines Kohlenstaubbrenners

Abstract

 Bei einem Verfahren zum Verbrennen von Kohlenstaub im Luftstrom mittels eines Kohlenstaubbrenners, wird zur Erzielung einer genauen Brennstoff-Dosierung, insbesondere auch bei kleineren Anlagen zur Wärmeerzeugung vorgeschlagen, daß der einem Bunker dosiert zu entnehmende Kohlenstaub mittels eines Luftstroms verwirbelt, pneumatisch gefördert und im Brenner mit der Verbrennungsluft gemischt wird, wobei zur Erzielung eines leicht brennenden und gut ausbrennenden Gemisches der pneumatische Kohlenstaub-Förderstrom durch den Brennraum des Brenners geführt, am Förderende über den Querschnitt des Brennraums verteilt und mit der Verbrennungsluft gemischt wird. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist ein in einem von der Verbrennungsluft durchströmten Brennraum (9) geführtes und an der eintrittsseitigen Stirnwand (8) des Brenners endigendes Förderrohr (13) für den darin pneumatisch mit Luft geförderten Kohlenstaub und eine an der Stirnwand (8) angeordnete Einrichtung zur Verteilung des Kohlenstaubs über den Brennrohrquerschnitt auf.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbrennen von Kohlenstaub im Luftstrom mittels eines Kohlenstaubbrenners, sowie auf einen hierfür geeigneten Kohlenstaubbrenner. Neben der alt hergebrachten Verbrennung von Kohlenstaub in Großfeuerungsanlagen über Wanderrosten sind in neuerer Zeit auch Verbrennungseinrichtungen bekannt geworden, bei denen der Kohlenstaub mittels Gebläseluft verwirbelt und zugleich verbrannt wird. Die Zuführung des Kohlenstaubs erfolgt gemeinhin mit mechanischen Fördereinrichtungen über Dosiergeräte. Den bekannten Einrichtungen dieser Art haftet der Mangel an, daß sowohl die mechanischen Fördereinrichtungen als auch die Dosiergeräte störungsanfällig sind und ungenau arbeiten. Eine echte Alternative gegenüber der genau dosierbaren und steuerbaren Verbrennung von Mineralölerzeugnissen haben diese Einrichtungen bisher nicht geboten.

[0002] In Abkehr von der bisherigen Arbeitsweise bei der Verbrennung von Kohlenstaub unter Förderung mittels mechanischer Fördereinrichtungen schlägt die Erfindung vor, daß der einem Bunker dosiert zu entnehmende Kohlenstaub mittels eines Luftstroms verwirbelt und pneumatisch zum Brenner gefördert und im Brenner mit der Verbrennungsluft gemischt wird. Durch die Verwirbelung im pneumatischen Förderstrom wird eine gleichmäßige Verteilung und gute Steuerbarkeit der Verbrennung gewährleistet und es werden insbesondere Stockungen durch Betriebsstörungen vermieden. Die genaue Dosierung des Kohlenstaubs in der Förderluft läßt sich mit den bei pneumatischen Förderanlagen bekannten Mitteln in ei nfacher Weise erreichen.

[0003] In bevorzugter Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der pneumatische Förderstrom zwecks Vorwärmung des Kohlenstäub-Luft-Gemisches über einen Tei l seiner Länge durch den Brennerraum des Brenners geführt und am Förderende über den Querschnitt des Brennerraums verteilt und mit der Verbrennungsluft gemischt. Durch die starke Vorwärmung im Brennraum vergasen die flüchtigen Bestandteile im Kohlenstaub, so daß ein zündwi lliges und gut ausbrennendes Kohlenstaub-Gemisch entsteht . Die erfindungsgemäß zu erreichende gute Durchmischung des Kohlenstaubs mit der Luft gewährleistet einen günstigen Verbrennungsablauf, einen guten Ausbrand und damit eine hohe Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.

[0004] Zur Durchführung des vorstehend erläuterten Verfahrens dient ein Kohlenstaubbrenner mit Einrichtungen zur dosierten Eingabe von Kohlenstaub in einen Strom von Verbrennungsluft und mit Einrichtungen zur Fremdzündung des Kohlenstaub-Luft-Gemisches, bei dem erfindungsgemäß ein in das von der Verbrennungsluft durchströmte Brennerrohr eingeführtes, auf einem Teil seiner Länge durch den Brennerraum geführtes und an der eintrittsseitigen Stirnwand des Brenners endigendes Einführungsrohr für den darin pneumatisch mit Luft geförderten Kohlenstaub vorgesehen ist, sowie eine an dieser Stirnwand angeordnete Einrichtung zur Verteilung des Kohlenstaubs über den Brennrohrquerschnitt.

[0005] In bevorzugter Ausführungsform des Kohlenstaubbrenners ist vorgesehen, daß das als Vorwärmrohr dienende Einführungsrohr die eintrittsseitige Stirnwand des Brenners durchdringt und das Brennerrohr auf dem größeren Teil seiner Länge durchsetzt und über eine Umkehrschleife zurückgeführt ist, und daß der Mündung des Einführungsrohres an der ihr gegenüber liegenden Stirnwand ein Prallteller zur Reflexion des Kohlenstaubes in die Flammrichtung und zu seiner Verteilung in die in die konzentrisch zum Prallteller eingeführte Verbrennungsluft zugeordnet ist. Durch diese Maßnahmen wird einerseits erreicht, daß das eingeführte Gemisch von Kohlenstaub und Förderluft im Brennerrohr kräftig vorgewärmt wird, andererseits, daß es durch den Aufpral auf den Prall teller stark gestreut und gut vertei I t wi rd.

[0006] Im Sinne einer günstigen wärmewirtschaftlichen Ausbildung kann das Brennerrohr aus zwei konzentrischen Rohren verschiedenen Durchmessers bestehen, die zwischen sich einen als Durchfluß-Vorwärmer für die Verbrennungsluft dienenden Ringraum einschließen. In bevorzugter Ausbildung dieses Gestaltungsmerkmals ist vorgesehen, daß der äußeren Wandung des inneren Rohres eine Schnecke zur Führung_ der den Ringraum durchströmenden Verbrennungsluft angearbeitet ist, die am vorderen austrittsseitigen Ende des Brennerrohres beginnt und nahe der eintrittsseitigen Stimwand endigt, und daß nahe dem vorderen Ende des Brennerrohres an dessen Außenrohr eine von einem Gebläse kommende Zuführungsleitung für die Verbrennungsluft angeschlossen ist. Durch diese Maßnahme wird ein sehr intensiver Wärmeaustausch zwischen der dem Brenner zugeführten Frischluft und den Verbrennungsgasen erreicht.

[0007] Zweckmäßig ist der mündungsseitige Endteil des Einführungsrohres für den Kohlenstaub entlang der Mittelachse des Brennerrohres geführt und läuft in eine konusförmige Mündung aus, der gegenüber der koaxial angeordnete kreisförmige, im wesentlichenschalenförmig ausgebildete Prallteller konkavseitig in seiner Mitte eine kegelförmige, spitz auslaufende Erhebung zur Umlenkung des auftreffenden Förderluft-Kohlenstaubstrahles in die Flammrichtung aufweist.

[0008] Zur Zündung des Kohlenstaub-Gebläse-Luft-Gemisches ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ein nahe der eintrittsseitigen Stimwand angeordneter, den Prall teller umgebender Ringbrenner für Zündgas vorgesehen, dessen Zuführungsleitung die Stimwand durchdringt.

[0009] Das ebenfalls die Stirnwand durchdringende, den Brennraum des Brenners über einen großen Tei seiner Länge durchsetzende und in einer Umkehrschleife wieder bis nahe zur Stirnwand zurückgeführte Einführungsrohr für den pneumatisch geförderten Kohlenstaub weist eine beträchtliche frei gespannte Länge auf, die zu Störungen Anlaß bieten könnte. Deshalb ist dem Einführungsrohr im Bereich der Umkehrschleife zweckmäßig eine Stütze zugeordnet. Diese kann beispielsweise die Form eines das innere Brennerrohr entlang einem Durchmesser geradlinig durchsetzenden, von Verbrennungsluft durchströmten Rohrstücks besitzen, das in seiner Mitte eine die Schleife von zwei Seiten lose übergreifende Gabel trägt.

[0010] In den beigegebenen Zeichnungen ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Darin zeigen:

Figur 1 einen erfindungsgemäßen Kohlenstaubbrenner im axialen Längsschnitt;

Figur 2 denselben im axialen Längsschnitt in um 90 gegenüber Figur 1 verdrehter Schnittebene;

Figur 3 denselben in Stimansicht auf die eintrittsseitige Stimwand in der Lage gemäß Figur 1.

[0011] Der dargestellte Kohlenstaubbrenner besteht im wesentlichen aus einem doppelwandigen zylindrischen Brennerrohr 2 mit dem konzentrisch zu einander angeordneten Innenrohr 3 und Außenrohr 4, die zwischen sich den Ringraum 5 einschließen, dessen Innenrohr 3 außenseitig eine Schnecke 6 aus Blech angearbeitet ist, die mit ihren Außenkanten der Innenwand des Außenrohres 4 anliegt. Dem Ringraum 5 zwischen den beiden Rohren wird durch eine am austrittsseitigen Ende des Brennerrohres 2 seitlich angeschlossene Zuführungsleitung 7 Verbrennungsluft zugeführt, die im Ringraum mittels der Schnecke 6 in engen Windungen außen um das Innenrohr herumgeführt und dabei durch die Kohlenstaubverbrennung im tnnenrohr stark vorgewärmt wird. Die Schnecke 6 endigt in einigem Abstand vor der eintrittsseitigen Stimwand 8 des Brenners und tritt von dieser aus in den Innenraum des Innenrohres, der den Brennraum 9 darstellt, ein.

[0012] An der lnnenseite der eintrittsseitigen Stimwand 8 ist ein im wesentlichen schalenförmiger Prallteller 10 vorgesehen, dessen Mitte der in Richtung zum vorderen Ende weisenden Konkavseite eine zentral angeordnete, in eine stumpfe Spitze ausmündende kegelförmige Erhebung 11 aufsitzt. Dieser Erhebung gegenüber, deren Spitze teilweise umgreifend, befindet sich die konusförmig ausgeweitete Mündung 12 eines Einführungsrohres 13 für den mit Preßluft verwirbelten, einzublasenden Kohlenstaub, der gegen den Prallteller 10 geblasen und von diesem in die Gegenrichtung umgelenkt und in die Verbrennungsluft der Brennkammer zerschleudert wird.

[0013] Das Einführungsrohr 13 ist am hinteren Ende des Brenners seitl ich durch dessen Stimwand 8 eingeführt, durchsetzt nahezu die ganze Länge des Brennraums 9, kehrt sodann in einer Schleife 14 um und verläuft im letzten Teil bis zu seiner Mündung 12 in der Längsachse des Brennerrohres. Zu seiner Abstützung im Bereich der Schleife 14 ist jenseits deren Scheitelpunkte ein das lnnenrohr 3 entlarg einem Durchmesser durchquerendes Rohrstück15 vorgesehen, das zwecks Kühlung ebenfalls von der Verbrennungsluft durchströmt wird und auf seiner der Stirnwand 8 zugekehrten Seite eine die Schleife 14 des Zuführungsrohres 13 lose umgreifende Gabel 16 trägt.

[0014] Der Kohlenstaub kann beispielsweise - nicht dargestellt - aus einem Bunker mittels Preßluft verwirbelt und über eine Dosiereinrichtung in das Einführungsrohr 13 eingespeist werden, über das er in die Brennkammer 9 eintritt.

[0015] Ebenfalls durch die Stimwand 8 ist eine Gasleitung 17 eingeführt, die in einen den Prall teller umgebenden Ringbrenner 18 einmündet. Die Zündung des Zündgases erfolgt elektrisch, während der Kohlenstaub durch das Zündgas gezündet wird.

[0016] Um die Beobachtung des Brennvorganges zu ermöglichen, ist in der Stimwand 8 ein Schauglas 19 angeordnet, an dessen Stelle auch ein offenes mit einer schwenkbaren Klappe versehenes Schauloch vorgesehen sein kann.

Ansprüche

1. Verfahren zum Verbrennen von Kohlenstaub im Luftstrom mittels eines Kohlenstaubbrenners,
dadurch gekennzeichnet,
daß der einem Bunker dosiert zu entnehmende Kohlenstaub mittels eines Luftstroms verwirbelt und pneumatisch gefördert und im Brenner mit der Verbrennungsluft gemischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatische Förderstrom zwecks Vorwärmung des Kohlenstaub-Luft-Gemisches über einen Teil seiner Länge durch den Brennraum des Brenners geführt und am Förderende über den Querschnitt des Brennraums verteilt und mit der Verbrennungsluft gemischt wird.

3. Kohlenstaubbrenner zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 und 2, mit einem Brennerrohr mit Einrichtungen zur dosierten Eingabe von Kohlenstaub in einen Strom von Verbrennungsluft und mit Einrichtungen zur Fremdzündung des Kohl en - staub-Luft-Gemisches, gekennzeichnet durch ein in das von der Verbrennungsluft durchströmte Brennerrohr (2) eingeführtes, auf einem Teil seiner Länge durch den Brennraum geführtes und an der eintrittsseitigen Stimwand (8) des Brenners endigendes Einführungsrohr (13) für den darin pneumatisch mit Luft geförderten Kohlenstaub und eine an der Stimwand (8) angeordnete Einrichtung zur Verteilung des Kohlenstaubs über den Brennrohrquerschni tt.

4. Kohlenstaubbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das als Vorwärmrohr dienende Einführungsrohr (13) die eintrittsseitige Stirnwand (8) des Brenners durchdringt und das Brennerrohr (2) auf dem größten Teil seiner Länge durchsetzt und über eine Umkehrschleife (14) zurückgeführt ist, und daß der Mündung (12) des Einführungsrohres an der ihr gegenüberliegenden eintrittsseitigen Stirnwand ein Pralteller (10) zur Reflexion des Kohlenstaubes in die Flammrichtung und zu seiner Verteilung in die konzentrisch zum Prallteller eingeführte Verbrennungsluft zugeordnet ist.

5. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr (2) aus zwei konzentrischen Rohren (3, 4) verschiedenen Durchmessers besteht, dessen durch die konzentrischen Rohre gebildeter Ringraum (5) als Durchfluß-Vorwärmer für die Verbrennungsluft dient.

6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der äußeren Wandung des inneren Rohres (3) eine Schnecke (6) zur Führung der den Ringraum (5) durchströmenden Verbrennungsluft angearbeitet ist, die (6) am vorderen austrittsseitigen Ende des Brennerrohres (2) beginnt und nahe der eintrittsseitigen Stirnwand (8) endigt, und daß nahe dem vorderen Ende des Brennerrohres (2) an dessen Außenrohr (4) eine von einem Gebläse kommende Zuführungsleitung (7) für die Verbrennungsluft angeschlossen ist.

7. Brenner nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mündungsseitige Endteil des Einführungsrohres (13) für den Kohlenstaub entlang der Mittelachse des Brennerrohres (2) geführt ist und in eine konusförmige Mündung (12) ausläuft, der gegenüber der koaxial angeordnete kreisförmige im wesentlichen schalenförmig ausgebildete Pralltetler (10) konkavseitig in seiner Mitte eine kegelförmige, spitz auslaufende Erhebung (11) zur Umlenkung des auftreffenden Förderluft-Kohlenstaubstrahles in die Flammrichtung aufweist.

8. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch einen nahe der eintrittsseitigen Stirnwand (8) angeordneten, den Prallteller (10) umgebenden Ringbrenner (18) für das zur Zündung des verwirbelten Kohlenstaub-Luft-Gemisches im Brenner dienende Zündgas, dessen Zuführungsleitung (17) die Stimwand durchdringt.

9. Brenner nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Einführungsrohr (13) für den Kohlenstaub im Bereich der Schleife (14) eine Stütze zugeordnet ist.

10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze in Form eines das dünnere Brennerrohr (3) entlang einem Durchmesser geradlinig durchsetzenden, von Verbrennungsluft durchströmten Rohrstücks (15), das in seiner Mitte eine die Umkehrschleife (14) von zwei Seiten lose übergreifende Gabel (16) trägt, ausgebildet ist.

Zeichnung