DEVICE FOR COMBUSTING, PARTICULARLY OF SLOWLY REACTIVE COAL DUST

Abstract: 1. Combustion device, particularly for inert coal dust, having an axial supplying device for the coal dust and delivery air, the supplying device having the form of a lance bearing a reversible cap at its free outlet end, and having a twisting device for the combustion air at the end, facing away from the furnace, of a muffle arranged upstream of a combusting and accelerating chamber, in which muffle the coal dust undergoes a reversal of its delivery direction from the supply lance, characterized in that the lance (7) is guided in a sleeve (41) penetrating the rear end wall of the muffle and is thereby adjustable in its longitudinal direction.

Description: "Vorrlchtung zum Verbrennen, insbesondere von reaktions träem Kohlenstaub" Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbrennen, insbesondere von reaktionsträgem Kohlenstaub, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Durch die EP-OS O 111 874 ist eine Einrichtung zum Verbrennen, insbesondere von reaktionsträgem Kohlenstaub bekannt, die die Merkmale des Gattungsbegriffes des Hauptanspruches aufweist. - Die gleichen Merkmale zeigt die einen Stand der Technik nach µ 3, Abs. 2, Satz 1, Pat.Ges., darstellende DE-Patentanmeldung P 34 41 138.6. - Durch die DE-OS 25 27 618 ist eine Vorrichtung mit einer Muffel mit Dralleinrichtung und Kohlenstaub-Zuführlanze, die dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches entsprtcht, ebenfalls bekannt. Den vorstehend genannten Vorrichtungen zum Verbrennen, insbesondere von reaktionsträgem Kohlenstaub, gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Verbrennungsvorgang in der Vorrichtung unterschiedlichen Betriebsbedingungen und Kohlenarten anzupassen, d. h. dem Zustand der Vorrichtung beim Anfahren und während des Betriebes einerseits und der Art des Kohlenstaubes, insbesondere dem Anteil an flüchtigen Bestandteilen andererseits derart Rechnung zu tragen, dass die Zündung problemlos erfolgen kann, die Flamme stabilisiert wird und bestimmte Temperaturen eingehalten bzw. an bestimmten Stellen der Vorrichtung weder über- noch unterschritten werden. Damit soll ein hoher Wirkungsgrad der Vorrichtung erreicht werden, so u.a. z.B. soll ein hoher Ausbrand und damit ein niedriger Anteil des unverbrannten Brennbaren in der Asche erzielt werden. - Diese Aufgabe soll mit konstruktiv einfachen und problemlos zu bedienenden und zu wartenden Mitteln erreicht werden, die auch bei bereits vorhandenen Vorrichtungen der gattungsmässigen Art angebracht werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches vor. Die Merkmale der Unteransprüche dienen der Verbesserung und Weiterentwicklung der Merkmale des Hauptanspruchs. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass durch Änderung der Drallrichtung und -geschwindigkeit der tangentialen Drallvorrichtung der Muffel hinter der Lanze, die den Brennstoff in die Muffel eingibt, aber auch des Weges des Kohlenstaubes innerhalb der Muffel durch Verstellen der Lanze der Kohlenstaub in einen derartigen Zustand versetzt wird, dass er weitgehend optimal dem Jeweiligen Zustand der Vorrichtung und der Kohlenart entspricht, d. h. um u.a. ein sofortiges, problemloses Zünden zu erreichen, das Verbrennen der Jeweiligen Kohlenart anzupassen, die Temperatur umweltfreundlich zu halten und einen günstigen Ausbrand zu erzielen. Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt und zwar zeigen Fig. 1 und 2 Längsschnitte durch zwei verschiedene Aus führungsformen. Die Vorrichtung nach der Erfindung weist eine Brennermuffel 1 auf, die konisch gestaltet ist und von ihrem vorderen Ende 2 zu ihrem hinteren Ende 3 sich erweitert. Das vordere Ende 2 weist eine Drallvorrichtung 4 auf, in der die über die Leitung 5 zugeführte Verbrennungsluft tangential in die Muffel 1 eingeführt und in eine Schraubenliniendrallstrbmung 6 in der Muffel versetzt wird. - Die weiteren Einrichtungen, wie die Zündeinrichtung usw., sind nicht im einzelnen dargestellt und bekannter Art. Durch die Brennermuffel 1 ragt in deren Längsachse eine rohrförmige Zuführlanze 7, die an ihrem hinteren Ende, d. h. in Nähe des hinteren Endes der Muffel 3 eine Kappe 8 trägt, die bewirkt, dass die Richtung der Förderluft für den Kohlenstaub und der Kohlenstaub selbst in der Lanze (Pfeil 7a) umgekehrt wird und diese in Richtung der Pfeile 9, einen Strömungsteil 1Ob erzeugend aus der Kappe 8 austreten. Hierdurch entsteht um die Lanze 7 herum eine Umlaufströmung des Kohlenstaubes und der Förderluft in Richtung der Pfeile 10, deren aussenliegender Strömungsteil 1Oa von der Drallströmung 6 der Verbrennungsluft erfasst und schraubenlinienförmig mitgenommen wird, von dem ein restlicher Teil am hinteren Muffelende 3 wieder mit dem inneren Strömungsteil lOb längs der Lanze 7 gegen das vordere Muffelende strömt. Die Verbrennungsluft tritt aus der Muffel 1 in eine Verbrennungs- und Beschleunigungskammer 11 über, wobei die schraubenlinienförmige Drallbewegung der Verbrennungsluft als innere Drallströmung 12 längs der ausgezogenen Linien beibehalten wird. Innerhalb dieser Strömung in der Verbrennungs- bzw. Beschleunigungskammer 11 bildet sich die Flamme 13 aus, die z. B. in den Kesselraum 14 des nachgeschalteten Kessels 15 ragt. - Die Verbrennungs- und Be- schleunigungskammer 11 weist in dargestelltem Beispiel konische Gestalt auf, wobei sich die Wand 16 der Kammer 11 von ihrem vorderen zu ihrem hinteren Ende 17 verjüngt. Der Querschnitt der Kammer 11 ist am Übergang zwischen der Muffel 1 und der Verbrennungs- bzw. Beschleunigungskammer gröber gehalten als der Querschnitt am hinteren Snde 3 der Brennermuffel 1. Hierdurch wird ein Ringkanal 18 gebildet. In Längsrichtung der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer 11 sind in den aufeinanderfolgenden Querebenen a bis e, die gleichen oder annähernd gleichen Abstand voneinander haben können, tangential in die Wand 16 eingesetzte Luft- oder Gasdüsen angeordnet, die in Fig. 1 die Bezugsziffer 20 bis 27 tragen und die entweder unterschiedliche Anstellwinkel zu den Querebenen haben oder aber verstellbar gegenüber diesen Querebenen sind. Aus den Düsen 20 bis 29 treten Luft- oder Gasstrahlen in Dreh- oder Rotationsrichtung der inneren Drallströmung 12 der mit Kohlenstaub beladenen Verbrennungsluft aus und erzeugen eine in Längsrichtung der Verbrennungs- und Be schleunflgungskammer 11 entgegengesetzt verlaufende Drallströmung von dem hinteren Ende 17 der Verbrennungs- oder Beschleunigungskammer 11 zu dem hinteren Ende 3 der Yuffel 1. Diese äussere Drallströmung, die durch die luft- oder Gasstrahlen aus den DUsen 20 bis 29 entsteht bzw. gefördert wird, ist durch die strichpunktierte Linie 30 versinnbildlicht. Die aus der inneren Drallströmung 12 infolge der Zentrifugalkräfte austretenden Staub- und Ascheteile werden von der äusseren Drallströmung 30 längs der Erweiterung 19 problemlos bis zu dem Ringkanal 18 mitgenommen und dort in Richtung des Pfeiles A ausgetragen. - Ein Teil des Kohlenstaubs aus dem Ringkanal 18, der gegen die Wand 31 des Ringkanals 18 prallt, wird von der inneren Strömung 12 erneut erfasst und hierdurch in den Innenraum der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer 11 gelenkt. Durch den langen Hin- und Rückweg, den die Staubteilchen in der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer 11 nehmen und zum Teil wiederholen, ist gewährleistet, dass bei einer relativ kurzen Bauform der Vorrichtung ein langer Verbrennungsweg erreicht wird. Erfindungsgemäss weist die Wand 40 der Drallvorrichtung 4 eine axial gelegene Fuhrungsbiichse 41 auf, die teilweise in die Muffel und teilweise aus der Muffel 1 herausragt und in welcher die Zuführlanze 7 in Richtung des Doppelpfeiles P derart verschieblich ist, dass der kappenartige Teil 8 der Lanze 7 sowohl die in ausgezogener Linie in Fig. 1 dargestellte Lage als auch die zurückgezogene Lage 8a einzunehmen vermag. Hierdurch wird der Weg der Förderluft und der Kohlenstaubteilchen in der Muffel 1 entweder verlängert oder verkürzt. - Beim Anfahren der Vorrichtung wird die Lanze 7 ausgefàhren, d. h. die Lanzenkuppe 8 nimmt die in Fig. 1 in ausgezogener Linie dargestellte Lage ein. Bei Temperaturerhöhung wird die Lanze zurUckgezogen und gelangt in die Stellung, in der die Kappe 8 die Lage 8a erhält. Die Stellung der Lanze und ihrer Kappe 8 kann mittels Sensoren 42, 43 in der Wand 16 der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer sowie durch einen Sensor 44 in der Wand der Muffel ermittelt werden, die erforderlichenfalls über einen Rechner R mit der Steuervorrichtung 45 für den Antrieb der Lanze 7 in Richtung des Doppeipfeiles P erfolgt. Zusätzlich oder stattdessen kann der Weg der Staubteilchen in Richtung der Pfeile 10 im Sinne der gestellten Aufgabe verändert werden, wenn in die Zuführungsleitung 5 ein Regelventil 46 eingebaut wird, das gleichfalls von dem Rechner R gesteuert werden kann. Je nach Betriebszustand wird der Drallvorrichtung eine vorteilhafte Menge Verbrennungsluft zugeführt, die vorzugsweise, 2. B. als Kühlluft der Wand der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer 11 vorgewärmt ist. Vorzugsweise, aber nicht zwangsnotwendig wird das Regelventil 46 zur Steuerung der Verbrennungsluft in der Drallvorrichtung 4 mit einem Steuerschieber 53 kombiniert, das büchsenartig ausgebildet ist und am inneren Ende der Flügel 54 der Drallvorrichtung 4 in Richtung des Pfeiles S verstellbar ist. Hierdurch lässt sich Menge und Geschwindigkeit der in die Muffel 1 eintretenden Verbrennungsluft, insbesondere für den Zündungsvorgang und die Stabilisierung der Flamme für einen hohen Wirkungsgrad der Vorrichtung vorteilhaft steuern. - Für das erähnte Verstellen des Steuerschiebers 53 weist das Gehäuse der Drallvorrichtung 4 eine Erweiterung 4a auf, in die und aus der heraus das Steuerschieber bewegt werden kann. Eine weitere Möglichkeit, die Verbrennungsluft in der tXffel 1 und damit den Weg der Luft und der Kohlenstaubteilchen längs der Pfeile 10a und 10b zu steuern, besteht darin, dass die Flügel 54 der Drallvorrichtung 4 in ihrer Winkellage verstellt werden. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Muffel 1 die Drallvorrichtung 4 und die Zuführlanze 7 mit ihrer Führungsbüchse 41 sowie dem Rechner R und dem Regelventil 46 in gleicher Weise ausgebildet wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. - Die Verbrennungs- und Beschleunigungskanmer 11 ist zylindrisch gestaltet und besitzt in regelmässigem Abstand die Düsen 20 bis 29. Das hintere Ende der Verbrennungsund Beschleunigungskammer 11 weist eine Rückwand 36 auf, der ein Ascheauslass 35 zugeordnet sein kann. Ein weiterer Ascheauslass 37 kann der Wand 31 zugeordnet sein. Der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer 11 kann eine weitere Verbrennungs- und Beschleunigungskarnmer 50 zugeordnet werden, die sich an die Wand 36 anschliesst, die eine zentrale Buchse oder Hülse 51 mit einer weiteren Drallvorrichtung 52 trägt. Aus dieser weiteren Verbrennungsund Beschleunigungskammertreten die heissen Rauchgase in den Kessel 15 über. Bei dieser in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer sind die Teile der Muffel 1 in gleicher Weise ausgebildet wie bei der Aus fQhrungsform nach Fig. 1.

Claims: Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Verbrennen, insbesondere von reaktions trägem Kohlenstaub, mit einer axialen Zuführungseinrichtung für den Kohlenstaub und für Förderluft in Form einer an ihrem vorderen Ende eine Umkehrkappe tragenden Lanze und mit einer Drallvorrichtung für die Verbrennungsluft am vorderen Ende einer vor einer Verbrennungs- und Beschleu nigungskammer gelegenen Muffel, in welcher der Kohlenstaub eine Umkehrung seiner Förderrichtung in der Zuführlanze erfährt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze (7) in ihrer Längsrichtung verstellbar ist und/oder der Drall oder die Menge der Verbrennungsluft in der Drallvorrichtung (4) der Muffel (1) steuerbar ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vordere Lanzenende durch Längsverschieben der Lanze (7) aus der Verbrennungs- und Beschleunigungskammer (11) bis in die Muffel (1) und umgekehrt verstellbar ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführlanze in einer die hintere Stirnwand der Muffel durchsetzenden BUchse (41) geführt ist. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drallvorrichtung (4) einen büchsenartigen, in Längs richtung der Drallvorrichtung verstellbaren Steuerschieber (53) aufweist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drallvorrichtung (4) eine rückwärtige Erweiterung (4a) trägt, in die hinein der büchsenartige Steuerschieber (53) verschiebbar ist. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, dass der büchsenartige Steuerschieber (53) an den inneren Enden der Flügel (54) der Drallvorrichtung (4) entlang geführt ist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuführungsleitung zu der Drallvorrichtung (4) ein Regelventil (46) angeordnet ist. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (54) der Drallvorrichtung (4) in ihrer Winkel lage verstellbar sind. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung der Lanze (7) und/oder das Regelventil (46) und/oder die Winkellage der Flügel (54) der Drallvorrichtung (4) und/oder die Lage des Steuerschiebers (53) durch Temperaturfühler (42 - 44) der Muffel (1) oder der Verbrennungs- und Beschleuniguns- kammer (11) gesteuert werden.

Inventors: BEULEN, HANS-PETER, DIPL.-ING., BRUCHER, KLAUS, DIPL.-ING., BUSS, DIETRICH, WENZ, WILH., ING. (GRAD.), Brücher, Klaus, Dipl.-Ing.
Applicants: GEWERKSCHAFT SOPHIA-JACOBA STEINKOHLENBERGWERK
Application year: 1986
Main classification: F23D1
IPC codes: F23C3