DE3922060A1

DE3922060A1 - COMBUSTION SYSTEM FOR SOLID FUELS WITH SECOND BURNER

Info

Publication number: DE3922060A1
Application number: DE19893922060
Authority: DE
Inventors: Norbert Harlander
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-07-05
Filing date: 1989-07-05
Publication date: 1991-01-17
Also published as: WO1991000476A1

Abstract

The invention concerns a device for burning solid fuels in a combustion chamber (2) designed as a primary combustion unit for the pyrolysis of the fuel. Connected downstream of the primary combustion unit and physically separated from it is a secondary combustion unit (4, 7) for burning the combustible gases generated in the primary combustion unit. The secondary combustion unit (4, 7) is fitted with an air pipe (5) and one or more burner nozzles (6). The thermal capacity of the secondary combustion unit (4, 7) can be adjusted by replacing the burner nozzles (6) or by turning them on or off.

Description

Während bei Steinkohle - sofern sie nicht als Kohlestaub verbrannt wird - ein eben liegender, fester oder beweglicher Rost angewandt wird, sind z.B. für stückige Braunkohlen feststehende oder mechanisch bewegte Treppen und auch Muldenroste gebräuchlich. Heizwert, Wasser- und Aschegehalt, Körnung, flüchtige Bestand teile, Beschaffenheit der Rückstände und die Eigenschaft der Schlacke sind bei der konstruktiven Gestaltung der Feuerungen maßgebend.While with hard coal - unless it is burned as coal dust - a flat, fixed or movable grate is used are e.g. for lumpy brown coal or Mechanically moving stairs and also trough gratings are common. Calorific value, water and ash content, grain size, volatile stock parts, nature of residues and the property of Slag is used in the constructive design of the furnaces authoritative.

Eine Sonderstellung nehmen dabei Anlagen zur Verbrennung von Abfallstoffen ein. An sie werden die höchsten Anforderungen gestellt um einen möglichst vollständigen Ausbrand der Abgase und der festen Verbrennungsrückstände zu erreichen.Plants for the combustion of Waste materials. The highest demands are placed on them asked for a complete burnout of the exhaust gases and to achieve solid combustion residues.

Nachteilig bei allen bekannten Feuerungsarten ist aber, daß bisher immer versucht wird, den Primär- und den Sekundär verbrennungsvorgang sowie den Ausbrand der festen Rückstände in einem Raum, oder wenigstens in funktionell unmittelbar zusammenhängenden Räumen durchzuführen. Diese konstruktiven Gegebenheiten wirken sich aber ungünstig bei der Verbrennung fester Brennstoffe aus, weil die für eine vollkommene Verbrennung notwendigen thermodynamischen, chemischen und strömungsabhän gigen Einzelprozesse auf dem allgemein kurzen Weg zwischen Glutbett und der Abhitzezone nicht voll wirksam werden können. A disadvantage of all known types of firing is that so far always tried, the primary and the secondary combustion process and the burnout of solid residues in a room, or at least in functionally immediate connected spaces. This constructive However, conditions have an unfavorable effect on combustion solid fuels because of the perfect combustion necessary thermodynamic, chemical and flow dependent individual processes on the generally short path between Ember bed and the heat recovery zone cannot be fully effective.

Es wurde bereits versucht die Verbrennungsvorgänge in Feuerungs anlagen zu trennen. Dabei wurde Wert auf den Ausbrand der Brand gase in sogenannten Wirbelkammern gelegt. Versuche haben gezeigt, daß solche Anlagen, obwohl doch recht gute Ausbrandergebnisse erzielt werden können, verhältnismäßig aufwendig in der Konstruktion sind und von Fall zu Fall genau auf die gerade benötigte Leistung ausgelegt und auch betrieben werden müssen.The combustion processes in furnace have already been tried separate plants. The focus was on the burnout of the fire gases placed in so-called vortex chambers. Experiments have shown that such plants, although quite good burnout results can be achieved, relatively expensive in the Construction are and on a case-by-case basis, exactly on the straight required power must be designed and operated.

Günstiger ist es die Feuerungsanlage so zu gestalten, daß ein möglichst weiter Leistungsbereich mit einer Anlage abgedeckt werden kann. Eine Anlage also in der durch Verkleinern bzw. Vergrößern der Brennerdüsen oder Abschalten einzelner Brenner düsen die Leistung der Verbrennungsanlage in einem weiten Bereich verstellt werden kann. Dies erzwingt natürlich auch, daß die Verbrennungsluft in Form von Sekundärluft unmittelbar an den Brennern verstellt bzw. geregelt werden kann. In zunehmendem Maße wird von Feuerungsanlagen verlangt, daß feuerungsbedingte Schadstoffe bei der Verbrennung vermieden und brennstoffbedingte Schadstoffe eliminiert werden können.It is cheaper to design the furnace so that a The widest possible performance range covered with one system can be. A system in which by reducing or Enlarging the burner nozzles or switching off individual burners nozzle the performance of the incinerator in a wide Range can be adjusted. Of course, this also forces that the combustion air in the form of secondary air immediately can be adjusted or regulated on the burners. Firing systems are increasingly required to: combustion-related pollutants avoided during combustion and fuel-related pollutants can be eliminated.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Feuerungsanlage für feste Brennstofe so auszubilden, daß trotz geringem ferti gungstechnischen Aufwand und geringem Platzbedarf feste Brenn stoffe unter weitestgehender Vermeidung feuerungsbedingter Schadstoffe, mit gutem Wirkungsgrad genutzt werden können.The object of the present invention is a furnace to train for solid fuels so that despite low ferti technical effort and low space requirements fixed firing substances while largely avoiding firing-related Pollutants can be used with good efficiency.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß den herkömmlichen und bekannten Primärbrenneinrich tungen wie Roste oder Drehrohr ein von diesen Einrichtungen räumlich getrennter und in der Anmeldeschrift beschriebener Brenner für die Brandgase nachgeschaltet sind. This object is achieved according to the present invention solved that the conventional and known primary distillery such as gratings or rotary tubes spatially separated and described in the application Burners for the combustion gases are connected downstream.

Diese Feuerungsanlage für feste Brennstoffe zeichnet sich dadurch aus, daß die Primärbrenneinrichtungen, wie Rost oder Drehrohr als reine Vergasungseinrichtungen betrieben werden und die nachgeschalteten Brenner für die Brandgase dem Ausbrand der Gase aus den Vergasungseinrichtungen und der Wärmeenergieerzeugung dienen.This firing system for solid fuels stands out characterized in that the primary burners, such as rust or rotary tube operated as pure gasification devices and the downstream burners for the combustion gases the burnout of the gases from the gasification devices and the Serve thermal energy generation.

Dadurch, daß in die Vergasungseinrichtungen nur die Luftmenge zugeführt wird, die für eine günstige, dem jeweiligen Brenn stoff angepaßte Vergasungsreaktion ausreichende Sauerstoffmenge enthält, wird in den Vergasungseinrichtungen ein unterstöcho metrischer Brennvorgang ausgelöst, der primär nur der Wärme erzeugung dient, die für die Vergasung der Brennstoffe notwendig ist. Die Verbrennungstemperaturen bleiben niedrig und die Brand gasmenge verhältnismäßig klein. Dadurch ergeben sich wesentlich kleinere Feuerungsräume für die Vergasungseinrichtungen. Die Gasgeschwindigkeit kann klein gehalten werden, Staub und andere flugfähige Teilchen aus dem Glutbett werden in einem weit gerin gerem Maß mitgerissen als bei herkömmlichen Feuerungen.Because only the amount of air in the gasification devices is fed, which for a cheap, the respective focal adequate gasification reaction sufficient amount of oxygen contains a substoecho in the gasification facilities metric burning process, which is primarily only the heat generation serves, which is necessary for the gasification of the fuels is. The combustion temperatures remain low and the fire gas quantity relatively small. This essentially results smaller combustion chambers for the gasification facilities. The Gas velocity can be kept low, dust and others Airborne particles from the ember bed are clogged in a wide entrained to a lesser extent than with conventional furnaces.

Von den Primärbrenneinrichtungen wie Plan- oder Schrägroste, Drehrohr oder Unterschubrost werden die Brandgase in die Brennerkammer geleitet. Im Übergangsbereich von den Primär brenneinrichtungen in die Brennkammer erfolgt, durch Einbauten in Form von Platten oder Roste, eine zwangsläufige Makrover mischung der Brandgase und damit eine vollständige Aufschließung der Brennstoffmoleküle. An dieser Stelle kann den Brandgasen bei Bedarf Wasser zur Klimatisierung der Brandgase bzw. Chemi kalien in Staub- Dampf- oder Gasform zur Neutralisierung oder Eliminierung von brennstoff- und feuerungsbedingten Schadstoffen zugegeben werden. From the primary burners like flat or slanted grates, The fire gases are turned into the rotary tube or underfeed grate Burner chamber directed. In the transition area from the primary Burning devices in the combustion chamber takes place through internals in the form of plates or grates, an inevitable macrover mixture of the combustion gases and thus complete disruption of the fuel molecules. At this point, the combustion gases if necessary, water for air conditioning the combustion gases or chemicals in dust, steam or gas form for neutralization or Elimination of fuel and combustion related pollutants be added.

Danach gelangen die Brandgase in die Brennerkammer. Die Brennerkammer ist die dritte Stufe der dreistufigen Pyrolyse einrichtung nach den Rosten oder Drehrohr als erste Stufe und der zweiten Stufe, dem Übergang von der Primärbrenneinrichtung in die Brennerkammer. Die Brennerkammer dient als Gaspuffer vor den Brennerdüsen und Reaktionsraum für die Brandgase.The combustion gases then enter the burner chamber. The The burner chamber is the third stage of three-stage pyrolysis set up after the grates or rotary tube as the first step and the second stage, the transition from the primary burner into the burner chamber. The burner chamber serves as a gas buffer in front of the burner nozzles and reaction space for the fire gases.

Von der Brennerkammer aus werden die Brandgase in die Brenner düsen, bei kleineren Anlagen-Einheiten in eine einzelne Brenner düse geleitet. Erst unmittelbar vor bzw. in der Düse bei größeren Anlagen vor bzw. in den Düsen wird die zur Verbrennung notwendige Sekundärluft in Form von geregelter und vorgewärmter Axial- und Dralluft über einen Luftstock zugeführt. Durch Einstellung der Axial- und Dralluft wird der brennstoffreiche Flammenkern aufgefächert um eine möglichst straffe Flamme zu erzielen. Die Flammen brennen von den Brennerdüsen direkt in die Hauptbrennkammer der Energienutzungseinrichtung wie z.B. eines Dampferzeugers.The combustion gases are fed into the burner from the burner chamber nozzles, in smaller units in a single burner nozzle directed. Only immediately before or in the nozzle Larger systems in front of or in the nozzles are used for combustion necessary secondary air in the form of regulated and preheated Axial and swirl air supplied via an air stick. By Setting the axial and swirl air becomes the most fuel-rich Flame core fanned out to a flame as tight as possible achieve. The flames burn directly from the burner nozzles the main combustion chamber of the energy utilization device, e.g. of a steam generator.

Von wesentlicher Bedeutung ist, daß während des gesamten Pyrolysevorganges die O₂-Konzentration gering gehalten werden kann, so daß die Pyyrolysegase bis zu ihrer Verbrennung in den Brennerdüsen über eine lange Reaktionszeit zur Verfügung stehen und die thermische Leistung der Brenner durch Auswechseln der Brennerdüsen bzw. durch Abschalten oder Zuschalten von Brenner düsen in einem weiten Bereich verstellt werden kann.It is essential that the O ₂ concentration can be kept low during the entire pyrolysis process, so that the pyyrolysis gases are available over a long reaction time until they are burned in the burner nozzles and the thermal output of the burners can be obtained by changing the burner nozzles or can be adjusted in a wide range by switching off or switching on burner nozzles.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Schrägrost wird nach folgend anhand Fig. 1 näher erläutert;An embodiment of the invention with sloping grate is explained in more detail below with reference to FIG. 1;

Fig. 1 zeigt: eine Schnittzeichnung einer Ausführungsform eines Heizkessels mit Schrägrost als Primär brenneinrichtung und Brennerkammer mit Brenner düsen als Sekundärbrenneinrichtung nach der Erfindung. Fig. 1 shows: a sectional drawing of an embodiment of a boiler with sloping grate as the primary combustion device and burner chamber with burner nozzles as a secondary combustion device according to the invention.

Die Feuerungsanlage für feste Brennstoffe mit Sekundärbrenner umfaßt eine Brennstoff-Aufgabeeinrichtung (1), einen Schräg rost (2) als Primärbrenneinrichtung mit dem Aschen- oder Schlackenraum (12), einen Übergangsbereich (3) mit Platten bzw. Rosteinbauten zur Brandgas-Aufbereitung.The firing system for solid fuels with a secondary burner comprises a fuel feed device ( 1 ), a sloping grate ( 2 ) as the primary combustion device with the ash or slag chamber ( 12 ), a transition area ( 3 ) with plates or grate internals for processing the combustion gas.

An diesen Übergangsbereich (3) schließt sich die Brennerkammer (4) mit den Brennerdüsen (6), bei kleineren Anlageneinheiten eine einzelne Brennerdüse, an. Der Luftstock (5) ist an der den Brennerdüsen gegenüberliegenden Wand verstellbar befestigt. Am Luftstock (5) sind außerhalb der Brennerkammer (4) die Anschlüsse für die Dralluft (8) und die Axialluft (9) ange ordnet. Von den Brennerdüsen (6) der Brennerkammer (4) aus brennen die Flammen in die Hauptbrennkammer (7). Durch Ein stellung der Dralluft (8), der Axialluft (9) und des Luft stocks (5) zur Brennerdüse (6) wird der brennstoffreiche Flammenkern aufgefächert, wodurch eine straffe Flamme erzielt wird.The burner chamber ( 4 ) with the burner nozzles ( 6 ) connects to this transition region ( 3 ), and in the case of smaller system units, a single burner nozzle. The air stick ( 5 ) is adjustably attached to the wall opposite the burner nozzles. On the air stick ( 5 ) outside the burner chamber ( 4 ), the connections for the swirl air ( 8 ) and the axial air ( 9 ) are arranged. The flames burn from the burner nozzles ( 6 ) of the burner chamber ( 4 ) into the main combustion chamber ( 7 ). By setting the swirl air ( 8 ), the axial air ( 9 ) and the air stock ( 5 ) to the burner nozzle ( 6 ), the fuel-rich flame core is fanned out, whereby a tight flame is achieved.

Die bei der Verbrennung erzeugte Wärme wird in den Zügen (11) einer Energienutzungsanlage, in diesem Fall einem Wasser erwärmer genutzt. Die abgekühlten Abgase werden über den Abgasstutzen (10) abgezogen. The heat generated during the combustion is used in the trains ( 11 ) of an energy utilization system, in this case a water heater. The cooled exhaust gases are drawn off via the exhaust pipe ( 10 ).

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Drehrohr wird nach folgend anhand Fig. 2 näher erläutert;Another embodiment of the invention with a rotary tube is explained in more detail below with reference to FIG. 2;

Fig. 2 zeigt: eine Schnittzeichnung einer Ausführungsform eines Heizkessels mit Drehrohr als Primär brenneinrichtung und Brennerkammer mit Brenner düsen als Sekundärbrenneinrichtung nach der Erfindung. Fig. 2 shows: a sectional drawing of an embodiment of a boiler with a rotary tube as the primary combustion device and burner chamber with burner nozzles as a secondary combustion device according to the invention.

Die Feuerungsanlage für feste Brennstoffe mit Sekundärbrenner umfaßt eine Brennstoff-Aufgabeeinrichtung (1), ein Dreh rohr (2) als Primärbrenneinrichtung mit dem Aschen- oder Schlackenraum (12), einen Übergangsbereich (3) mit Platten bzw. Rosteinbauten zur Brandgas-Aufbereitung.The firing system for solid fuels with a secondary burner comprises a fuel feed device ( 1 ), a rotary tube ( 2 ) as the primary combustion device with the ash or slag chamber ( 12 ), a transition area ( 3 ) with plates or grate internals for processing the combustion gas.

An diesen Übergangsbereich (3) schließt sich die Brennerkammer (4) mit den Brennerdüsen (6), bei kleineren Anlageneinheiten eine einzelne Brennerdüse, an. Der Luftstock (5) ist an der den Brennerdüsen gegenüberliegenden Wand verstellbar befestigt. Am Luftstock (5) sind außerhalb der Brennerkammer (4) die Anschlüsse für die Dralluft (8) und die Axialluft (9) ange ordnet. Von den Brennerdüsen (6) der Brennerkammer (4) aus brennen die Flammen in die Hauptbrennkammer (7). Durch Ein stellung der Dralluft (8), der Axialluft (9) und des Luft stocks(5) zur Brennerdüse (6) wird der brennstoffreiche Flammenkern aufgefächert, wodurch eine straffe Flamme erzielt wird.The burner chamber ( 4 ) with the burner nozzles ( 6 ) connects to this transition region ( 3 ), and in the case of smaller system units, a single burner nozzle. The air stick ( 5 ) is adjustably attached to the wall opposite the burner nozzles. On the air stick ( 5 ) outside the burner chamber ( 4 ), the connections for the swirl air ( 8 ) and the axial air ( 9 ) are arranged. The flames burn from the burner nozzles ( 6 ) of the burner chamber ( 4 ) into the main combustion chamber ( 7 ). By setting the swirl air ( 8 ), the axial air ( 9 ) and the air stock (5) to the burner nozzle ( 6 ), the fuel-rich flame core is fanned out, whereby a tight flame is achieved.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Unterschubrost wird nachfolgend anhand Fig. 3 näher erläutert;Another embodiment of the invention with a sliding grate is explained in more detail below with reference to FIG. 3;

Fig. 3 zeigt: eine Schnittzeichnung einer Ausführungsform eines Heizkessels mit Unterschubrost als Primär brenneinrichtung und Brennerkammer mit Brenner düsen als Sekundärbrenneinrichtung nach der Erfindung. Fig. 3 shows: a sectional drawing of an embodiment of a boiler with sliding grate as the primary combustion device and burner chamber with burner nozzles as a secondary combustion device according to the invention.

Die Feuerungsanlage für feste Brennstoffe mit Sekundärbrenner umfaßt eine Brennstoff-Aufgabeeinrichtung (1), einen Unterschub rost (2) als Primärbrenneinrichtung mit dem Aschen- oder Schlackenraum (12), einen Übergangsbereich (3) mit Platten bzw. Rosteinbauten zur Brandgas-Aufbereitung.The firing system for solid fuels with a secondary burner comprises a fuel feed device ( 1 ), an underfeed grate ( 2 ) as the primary combustion device with the ash or slag chamber ( 12 ), a transition area ( 3 ) with plates or grate internals for the treatment of combustion gas.

Die bei der Verbrennung erzeugte Wärme wird in den Zügen (11) einer Energienutzungsanlage, in diesem Fall einem Wasser erwärmer genutzt. Die abgekühlten Abgase werden über den Abgasstutzen (10) abgezogen.The heat generated during the combustion is used in the trains ( 11 ) of an energy utilization system, in this case a water heater. The cooled exhaust gases are drawn off via the exhaust pipe ( 10 ).

Claims

1. Device for the combustion of solid fuels in a combustion chamber, characterized in that
that the combustion chamber is designed as a primary combustion device for pyrolysis of the fuels, and
that the primary combustion device is switched from this spatially separate secondary combustion device for burning out the combustion gases generated in the primary combustion device.

2. Device according to claim 1, characterized in that the secondary combustion device has a combustion chamber ( 4 ) and at least one burner nozzle ( 6 ).

3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion chamber ( 4 ) of the secondary combustion device serves as a gas buffer before the combustion gases enter the burner nozzle (s) ( 6 ).

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion chamber ( 4 ) of the secondary combustion device serves as a mixing space for combustion gases generated in the primary combustion device.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized, that the power of the secondary burner is adjustable is.

6. The device according to claim 5, characterized in that the performance of the secondary burner by regulating or switching off burner nozzles ( 6 ) of the secondary burner is adjustable.

7. The device according to claim 5, characterized in that the performance of the secondary burner by exchanging burner nozzles ( 6 ) of the secondary burner is adjustable.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary air required for the operation of the secondary combustion device is regulated and preheated is supplied immediately before and / or in the burner nozzles ( 6 ).

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary air required for the operation of the secondary combustion device is supplied via an adjustable air stick ( 5 ).

10. Device according to one of the preceding claims, characterized, that the secondary burner to heat power generation is used.

11. Device according to one of the preceding claims, characterized, that the primary burner with low Ver combustion temperature is operated.

12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a transition region ( 3 ) is provided for mixing the combustion gases between the primary combustion device and the secondary combustion device.

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the transition region ( 3 ) serves to mix the fire gases with water or chemicals.

14. Device according to one of claims 12 and 13, characterized in that the transition region ( 3 ) to support the mixing process has internals in the form of plates or grates.