Vorrichtung zur Verbrennung von Brennstoffen in einer Brennkammer

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbrennung von Brennstoffen in einer Brennkammer mittels Brennern, die in mehreren parallel zueinander liegenden Ebenen tangential zur Brennkammerachse (2) angeordnet sind, wobei jedem mindestens eine Brennstoffdüse (3) umfassenden Brenner ein Paar Sekundär­luftdüsen (5) zugeordnet ist und in Rauchgasrichtung hinter der letzten Brennerebene Zusatzluftdüsen (6) angeordnet sind. Um fossile Brennstoffe und industrielle Rückstände in gas­förmiger, flüssiger oder fester Form mit niedrigen Stickoxid­emissionen verbrennen zu können, ohne daß die Gefahr einer Korrosion der Brennkammerwände (1) auftritt, sind die Brenn­stoff- und Sekundärluftdüsen (3,5,7) in der Fläche der Brenn­kammerwände (1) seitlich zur Brennkammerlängsachse (2) ver­setzt angeordnet. Die Sekundärluftdüsen (5) in jeder Brenner­ebene sind seitlich neben den Brennstoffdüsen (3) angeordnet. Jeder Brennstoffdüse (3) ist mindestens eine Zusatzluftdüse (6) zugeordnet, die in Rauchgasrichtung hinter der jeweiligen Brennstoffdüse (3) liegt. Weiterhin ist jeder Brennstoffdüse (3) zusätzlich mindestens eine weitere Sekundärluftdüse (7) zugeordnet, die im Bereich zwischen der jeweils am nächsten liegenden Brennkammerwand (1) und der wandnahen Sekundärluft­düse (5) angeordnet ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbrennung von Brennstoffen in einer Brennkammer mittels Brennern, die in mehreren parallel zueinander liegenden Ebenen tangential zur Brennkammerachse angeordnet sind, wobei jedem mindestens eine Brennstoffdüse umfassenden Brenner ein Paar Sekundärluftdüsen zugeordnet ist und in Rauchgasrichtung hinter der letzten Brennerebene Düsen zur Zufuhr von Zusatzluft angeordnet sind.

[0002] Derartige Vorrichtungen zur Verbrennung fossiler Brennstoffe und industrieller Rückstände in gasförmiger, flüssiger oder fester Form sind bekannt. Bei ihnen sind die Brennstoffdüsen in den Ecken einer im Querschnitt rechteckigen Brennkammer angeordnet und tangential zu einem sich der Mitte der Brenn­kammer ergebenden Brennkreis ausgerichtet. Jeder Brennstoff­düse sind zwei Sekundärluftdüsen zugeordnet, die ebenfalls in der Ecke der Brennkammer oberhalb bzw. unterhalb der Brenn­stoffdüse angeordnet sind. Brennstoff- und Sekundärluftdüsen können in mehreren Ebenen, d.h. in Längsrichtung der Brenn­kammer hintereinander bzw. übereinander angeordnet sein. Hinter der letzten, mit Brennstoffdüsen bestückten Ebene sind schließlich Düsen zur Zufuhr von Zusatzluft angeordnet, um niedrige Stickoxidemissionen zu erreichen.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vor­richtung zur Verbrennung von fossilen Brennstoffen und industriellen Rückständen in gasförmiger, flüssiger oder fester Form derart weiterzubilden, daß diese Brennstoffe mit niedrigen Stickoxidemissionen verbrannt werden können, ohne daß die Gefahr einer Korrosion der Brennkammerwände auftritt.

[0004] Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff- und Sekundärluft­düsen in der Fläche der Brennkammerwände seitlich zur Brenn­kammerlängsachse versetzt angeordnet sind, daß die Sekundär­luftdüsen in jeder Brennerebene seitlich neben den Brennstoff­düsen angeordnet sind, daß jeder Brennstoffdüse mindestens eine Zusatzluftdüse zugeordnet ist, die in Rauchgasrichtung hinter der jeweiligen Brennstoffdüse liegt, und daß jeder Brennstoffdüse zusätzlich mindestens eine weitere Sekundär­luftdüse zugeordnet ist, die im Bereich zwischen der jeweils am nächsten liegenden Brennkammerwand und der wandnahen Sekundärluftdüse angeordnet ist.

[0005] Mit dieser erfindungsgemäßen weiterbildung wird der Vorteil erreicht, daß auch bei extrem unterstöchiometrischem Betrieb in der Primärflammenzone zwecks Erzielung der stickoxidarmen Verbrennung, die durch die Vielzahl der in sämtlichen Brenner­ebenen liegenden Zusatzdüsen ermöglicht wird, infolge der seitlich zu den Brennstoffdüsen angeordneten Sekundärluftdüsen verhindert wird, daß die Brennkammerwände einem aus der stick­oxidarmen Verbrennung resultierenen Korrosionsangriff aus­gesetzt werden, weil die Sekundärluft einen Schleier bildet, der die Brennkammerwände von den gefährlichen Rauchgasen trennt.

[0006] Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungs­gemäßen Vorrichtung dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Brennkammer mit der erfindungsgemäßen Düsenanordnung und

Fig. 2 einen waagerechten Schnitt durch die Brennkammer der Fig.1 gemäß der Schnittlinie II - II in Fig.1.

[0007] Das auf der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine senkrechtstehende Brennkammer, die durch vier ebene Brennkammerwände 1 gebildet wird und - wie aus Fig.2 ersicht­lich - einen quadratischen Brennkammerquerschnitt aufweist. Die senkrechte Brennkammerlängsachse 2 ist in Fig.1 einge­zeichnet. Bezüglich dieser Brennkammerlängsachse 2 sind über­einanderliegend mehrere Brennerebenen ausgebildet, von denen in Fig.1 zwei zu erkennen sind.

[0008] In jeder Brennerebene sind beim Ausführungsbeispiel vier Brennstoffdüsen 3 angeordnet. Der Draufsicht in Fig.2 ist zu entnehmen, daß diese Brennstoffdüsen 3 derart ausgerichtet sind, daß sie tangential zu einem in Fig.2 strichpunktiert angedeuteten Brennkreis 4 verlaufen. Drei der insgesamt vier Brennstoffdüsen 3 sind in Fig.2 lediglich durch Pfeile ange­deutet.

[0009] Seitlich neben jeder Brennstoffdüse 3 sind im gleichen Abstand zwei Sekundärluftdüsen 5 angeordnet, welche zusammen mit der durch die Brennstoffdüse 3 eingeleiteten Primärluft die zu einer unterstöchiometrischen Verbrennung notwendige Ver­brennungsluft bereitstellen. In Rauchgasrichtung hinter jeder Brennstoffdüse 3 ist weiterhin eine Zusatzluftdüse 6 ange­ordnet, durch die Tertiärluft zugeführt wird.

[0010] In Fig.1 ist zu erkennen, daß die aus den Düsen 3, 5 und 6 bestehende Düsenanordnung seitlich zur Brennkammerlängsachse 2 versetzt in der Fläche der jeweiligen Brennkammerwand 1 ange­ordnet ist. Um zu verhindern, daß die Brennkammerwände 1 einem aus der stickoxidarmen Verbrennung resultierenden Korrosions­angriff ausgesetzt werden, ist jeder Brennstoffdüse 3 zusätz­lich mindestens eine weitere Sekundärluftdüse 7 zugeordnet, die im Bereich zwischen der jeweils am nächsten liegenden Brennkammerwand 1 und der wandnahen Sekundärluftdüse 5 ange­ordnet ist. Im Zusammenwirken mit dieser Sekundärluftdüse 5 bildet die aus der zusätzlichen Sekundärluftdüse 7 austretende Luft einen Luftschleier, der die Brennkammerwand 1 von den gefährlichen Rauchgasen trennt, so daß auch bei einem extrem unterstöchiometrischen Betrieb in der Primärflammenzone die Brennkammerwände 1 keinem Korrosionsangriff ausgesetzt werden. Die Sekundärluftdüsen 5 und die Zusatzluftdüsen 6 ermöglichen eine gestufte Luftzuführung und somit eine für die NO_x-arme Verbrennung notwendige unterstöchiometrische Fahrweise in der Primärzone der Flamme. Die Düsen 5 und 6 haben dabei die Funk­tion von Stufenluftdüsen.

[0011] Mit der voranstehend beschriebenen Düsenanordnung können fossile Brennstoffe und industrielle Rückstände in gas­förmiger, flüssiger oder fester Form mit niedrigen Stickoxid­emissionen verbrannt werden, wobei die Zahl der übereinander­liegenden Brennerebenen ebenso variabel ist wie die Zahl der in einer Brennerebene angeordneten Brennstoff- und Sekundär­luftdüsen 3 bzw. 5,7. Es ist ohne weiteres möglich, die Düsen nur in gegenüberliegenden Brennkammerwänden 1 anzuordnen, also abweichend vom Ausführungsbeispiel nach Fig.2 pro Brennerebene nur zwei Brennstoffdüsen 3 mit zugehörigen Sekundärluftdüsen 5 und 7 vorzusehen. Andererseits ist es auch möglich, sogenannte Doppelbrenner vorzusehen, bei denen anstelle einer einzigen Brennstoffdüse 3 zwei Brennstoffdüsen angeordnet sind, die in derselben Brennerebene nebeneinanderliegen und zwischen denen jeweils zwei Sekundärluftdüsen 5 angeordnet sind.

Bezugszeichenliste

[0012] 

1 Brennkammerwand

2 Brennkammerlängsachse

3 Brennstoffdüse

4 Brennkreis

5 Sekundärluftdüse

6 Zusatzluftdüse

7 zusätzliche Sekundärluftdüse

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Verbrennung von Brennstoffen in einer Brenn­kammer mittels Brennern, die in mehreren parallel zueinander liegenden Ebenen tangential zur Brennkammerachse angeordnet sind, wobei jedem mindestens eine Brennstoffdüse umfassenden Brenner ein Paar Sekundärluftdüsen zugeordnet ist und in Rauchgasrichtung hinter der letzten Brennerebene Düsen zur Zu­fuhr von Zusatzluft angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Brennstoff- und Sekundärluftdüsen (3,5,7) in der Fläche der Brennkammerwände (1) seitlich zur Brennkammerlängs­achse (2) versetzt angeordnet sind,
daß die Sekundärluftdüsen (5) in jeder Brennerebene seitlich neben den Brennstoffdüsen (3) angeordnet sind,
daß jeder Brennstoffdüse (3) mindestens eine Zusatzluftdüse (6) zugeordnet ist, die in Rauchgasrichtung hinter der jeweiligen Brennstoffdüse (3) liegt,
und daß jeder Brennstoffdüse (3) zusätzlich mindestens eine weitere Sekundärluftdüse (7) zugeordnet ist, die im Bereich zwischen der jeweils am nächsten liegenden Brennkammerwand (1) und der wandnahen Sekundärluftdüse (5) angeordnet ist.

Zeichnung