Brennersystem zur NOx-armen Verbrennung von schwerem Heizöl

Abstract

 Ein Flammrohrkessel ist mit einem Brennersystem zur NO_x-armen Verbrennung von Schweröl versehen, das einen Luftkasten (8) aufweist, der über einen zentralen, eine Ölbrennerlanze (17) umschließenden Primärluftkanal (16) und über um den Primärluftkanal (16) angeordnete Sekundärluftzuführungen (18) mit dem gekühlten Flammrohr (1) des Flammrohrkessels verbunden ist. In der sich an den Rauchgasaustritt (7) anschließenden Rauchgasleitung (19) ist ein Abscheider (20) angeordnet, dessen Feststoffaustrag mit einem Kranz von Düsenrohren (24) verbunden ist, der innerhalb des Brenners angeordnet ist und in das Flammrohr (1) mündet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Brennersystem zur NO_x-armen Verbrennung von Schweröl für einen Flammrohrkessel mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

[0002] Ein solches Brennersystem ist beispielsweise aus der DE-PS 27 31 562 bekannt. Schwierigkeiten treten bei diesem System auf, wenn der Brenner mit Schweröl betrieben und zur Beheizung eines Flammrohrkessels verwendet wird. In dem allseits gekühlten Flammrohr des Flammrohrkessels verbrennt das Schweröl nur unvollständig, insbesondere dann, wenn zum Zwecke der Unterdrückung der NO_x-Bildung mit einem geringen Luftüberschuß und gestufter Luftaufgabe gearbeitet wird.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Brennersystem so zu gestalten, daß eine vollständige Verbrennung bei gleichzeitiger Unterdrückung der NO_x-Bildung gewährleistet ist.

[0004] Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Brennersystem erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0005] In dem in der Rauchgasleitung liegenden Abscheider werden die groben Staubbestandteile wie Asche und Unverbranntes abgeschieden und erneut dem Brenner zur Nachverbrennung zugeführt. Auf diese Weise kann ein bestimmter Anteil an Unverbranntem bei der Verbrennung zugelassen werden.

[0006] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung stellt einen Flammrohrkessel mit einem Brennersystem gemäß der Erfindung dar.

[0007] Der als Großwasserraumkessel ausgebildete Flammrohrkessel besteht aus einem Flammrohr 1 und aus Rauchrohren 2, die innerhalb eines mit Wasser gefüllten Druckmantels 3 angeordnet sind. Der Druckmantel 3 ist mit einem Wasserzulauf und einem Stutzen 4 zur Sattdampfentnahme versehen. Die Rauchrohre 2 sind über eine hintere Wendekammer 5 und eine vordere Wendekammer 6 miteinander verbunden und zu einem Rauchgasaustritt 7 geführt. An das Flammrohr 1 ist ein Brenner angeflanscht, der mit einem Luftkasten 8 zur Zuführung von Verbrennungsluft verbunden ist. Am Eingang des Luftkastens 8 ist eine Regelklappe 9 vorgesehen. Innerhalb des Luftkastens 8 ist ein axial verschiebbarer Drallkörper 10 angeordnet. In den Luftkasten 8 mündet eine Luftleitung 11, in der ein Frischluftgebläse 12 angeordnet ist. Das Frischluftgebläse 12 saugt über ein Filter 13 und einen Schalldämpfer 14 Luft an.

[0008] Der Brenner weist eine feuerfest ausgekleidete, sich stufenförmig erweiternde Kammer 15 auf. Die Kammer 15 enthält einen zentralen Primärluftkanal 16, der den Luftkasten 8 mit dem Flammrohr 1 verbindet. Durch den Luftkasten 8 und den Primärluftkanal 16 ist eine Ölbrennerlanze 17 geführt, die mit Schweröl beaufschlagt ist. Über ein Gestänge kann die Ölbrennerlanze 17 innerhalb des Primärluftkanals 16 verstellt werden.

[0009] Der zentrale Primärluftkanal 16 ist von Sekundärluftzuführungen 18 umgeben, die die Wand der Kammer 15 durchdringen und in einem axialen Abstand von dem Austrittsquerschnitt des Primärluftkanals 16 in das Flammrohr 1 münden. Die Enden der Sekundärluftführungen 18 ragen über die Kammer 15 hinaus und sind über ein Gestänge axial verschiebbar.

[0010] An den Rauchgasaustritt 7 des Flammrohrkessels ist eine Rauchgasleitung 19 angeschlossen, die zu einem nicht gezeigten Kamin führt. In der Rauchgasleitung 19 sind ein Abscheider 20, der vorzugsweise als Fliehkraftabscheider ausgebildet ist, und eine Kompaktanlage 21 zur Restentstaubung, Entschwefelung und Entstickung angeordnet.

[0011] Der Feststoffaustrag des Abscheiders 20 ist mit dem Brenner über eine Leitung 22 verbunden, in der ein Rauchgasgebläse 23 angeordnet ist. Die Leitung 22 ist zu einem in der Wand der Kammer 15 gebildeten Durchgang geführt, der aus einem Kranz von Düsenrohren 24 gebildet ist. Anstelle von Düsenrohren können auch eine Einzeldüse oder ein Ringkanal vorgesehen sein. Die Düsenrohre 24 liegen auf einem Teilkreis zwischen dem zentralen Primärluftkanal 16 und den Sekundärluftzuführungen 18. Der Austrittsquerschnitt der Düsenrohre 24 liegt in Richtung der Längsachse des Brenners hinter dem Austrittsquerschnitt des zentralen Primärluftkanals 16 und vor dem Austrittsquerschnitt der Sekundärluftzuführungen 18. Vor dem Eintritt in den Brenner ist in der Leitung 22 ein Absperrorgan 25 vorgesehen.

[0012] Das Rauchgasgebläse 23 saugt aus dem Feststoffaustrag des Abscheiders 20 einen Gemischstrom aus Rauchgas und gröberen Staubbestandteilen ab, die neben Asche auch Unverbranntes enthalten, das nach dem Wiedereinblasen in den Brenner nachverbrannt wird. Die aus den Düsenrohren 24 austretenden Strahlen sind unter einem räumlichen Winkel zur Brennerachse ausgerichtet, so daß sie eine Rotationsbewegung erzeugen.

[0013] Von der an den Gasaustritt des Abscheiders 20 angeschlossenen Rauchgasleitung 19 ist eine Zweigleitung 26 abgezweigt. Über die Zweigleitung 26 wird ein Teilstrom des Rauchgases über eine Regelklappe 27, die die Menge des rückgeführten Rauchgases kontrolliert, dem Luftkasten 8 zugeführt. Diese rückgeführte Rauchgasmenge wird mit der Verbrennungsluft vermischt durch den Primärluftkanal 16 und die Sekundärluftzuführungen 18 in das Flammrohr 1 eingeblasen.

[0014] In das dem Brenner abgewandte Ende des Flammrohres 1 ragt eine gekühlte Lanze 28 hinein. Die Lanze 28 ist mit Austrittsöffnungen 29, 30 versehen, durch die Zusatzbrennstoff und Zusatzluft in das Flammrohr 1 eingebracht werden. Dabei reichen die Austrittsöffnungen 29 für den Zusatzbrennstoff tiefer in das Flammrohr 1 hinein als die Austrittsöffnungen 30 für die Zusatzluft. Die Zuführung von Zusatzbrennstoff und Zusatzluft dient zur Minderung des in der Flamme gebildeten Stickoxides.

Ansprüche

1. Brennersystem zur NO_x-armen Verbrennung von Schweröl für einen Flammrohrkessel mit einem gekühlten Flammrohr (1), einem Rauchgasaustritt (7) und einer Rauchgasleitung (19), wobei der Brenner an dem einen Ende des Flammrohres (1) angeordnet ist und einen Luftkasten (8) aufweist, der über einen zentralen Primärluftkanal (16) und über um den Primärluftkanal (16) angeordnete Sekundärluftzuführungen (18) mit dem Flammrohr (1) verbunden ist und durch den Primärluftkanal (16) eine Ölbrennerlanze (17) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rauchgasleitung (19) ein Abscheider (20) angeordnet ist, dessen Feststoffaustrag mit einem Durchgang verbunden ist, der innerhalb des Brenners angeordnet ist und in das Flammrohr (1) mündet.

2. Brennersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang durch eine Einzeldüse gebildet ist.

3. Brennersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang durch einen Kranz von Düsenrohren (24) gebildet ist.

4. Brennersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang durch einen Ringkanal gebildet ist.

5. Brennersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang einen Durchmesser aufweist, der größer als der Durchmesser des zentralen Primärluftkanals (16) und kleiner als der Teilkreisdurchmesser der Sekundärluftzuführungen (18) ist.

6. Brennersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsquerschnitt der Sekundärluftzuführungen (18) weiter als der Austrittsquerschnitt des Durchganges und dieser weiter als der Austrittsquerschnitt des zentralen Primärluftkanals (16) in das Flammrohr (1) hineinragt.

7. Brennersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasaustritt des Abscheiders (20) über eine Zweigleitung (26) mit dem Luftkasten (8) verbunden ist.

8. Brennersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider (20) ein Fliehkraftabscheider ist.

9. Brennersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in das dem Brenner abgewandte Ende des Flammrohres eine Lanze (18) Zuführung von Zusatzbrennstoff und -luft hineinragt.

Zeichnung