DE1270726B

DE1270726B - Process and swirl chamber combustion for burning doughy fuels

Info

Publication number: DE1270726B
Application number: DEP1270A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erich Kittel; Dipl-Ing Ferdinand Markert
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1958-01-24
Filing date: 1958-01-24
Publication date: 1968-06-20

Description

Verfahren und Wirbelkammerfeuerung zum Verbrennen teigiger Brennstoffe Die Unterbringung von Rückständen, die in der Industrie, insbesondere in der chemischen Industrie, entstehen, auf Halden oder in Graben, bereitet wegen Platzmangels zunehmend Schwierigkeiten. Man ist daher bemüht, diese Rückstände zu verbrennen. Haben die Rückstände teigige Konsistenz, so ist es bisher nur unter Zumischung fester Brennstoffe, z. B. Feinkohle, gelungen, die Verbrennung durchzuführen. Dieses Verfahren ist jedoch unbefriedigend, weil dabei nennenswerte Mengen anderer Brennstoffe benötigt werden.Process and swirl chamber combustion for burning doughy fuels The placement of residues in the industry, especially in the chemical Industry, arising, on heaps or in trenches, is increasingly preparing due to a lack of space Trouble. Efforts are therefore made to burn these residues. Do the Residues have a doughy consistency, so far it is only with the addition of solid fuels, z. B. fine coal, managed to carry out the combustion. However, this procedure is unsatisfactory because it requires significant amounts of other fuels.

Es sind sogenannte Wirbelkammerfeuerungen bekannt, bei denen der Brennstoff mit der Verbrennungsluft im Feuerraum tangential geführt wird, um eine gute Durchmischung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft auf kurzem Weg zu erreichen. Es ist ferner bekannt, den Brennstoff mittels der Verbrennungsluft als Trägergas in den Feuerraum einzuführen. Hierbei liegt die günstigste Geschwindigkeit der Verbrennungsluft bei 10 bis 20 m/Sek. Solche Wirbelkammerfeuerungen sind bisher nur für flüssige und feste, z. B. staubförmige, körnige Brennstoffe bekannnt (USA.-Patentschrift 1390 715). So-called vortex chamber firing systems are known in which the fuel is guided tangentially with the combustion air in the combustion chamber in order to achieve good mixing of the fuel with the combustion air over a short distance. It is also known to introduce the fuel into the combustion chamber as a carrier gas by means of the combustion air. The most favorable speed of the combustion air is 10 to 20 m / sec. Such vortex chamber firing systems are currently only available for liquid and solid such. B. dusty, granular fuels known (USA.-Patent 1390 715).

Es wurde nun gefunden, daß man auch teigige, nicht pumpbare Massen, die brennbare Stoffe enthalten, wie sie z. B. bei der Herstellung von Kraftgas entstehen, einwandfrei in Wirbelkammerfeuerungen mit Bunker, Rührwerk und Fördereinrichtung verbrennen kann, wenn man in der Zuführungsleitung die Geschwindigkeit der Verbrennungsluft vor der Brerinstoffeinfährung mindestens auf 50 m/Sek., vorzugsweise 100 m/Sek., oder mehr steigert und in der Verbrennungsluftleitung nach der Brennstoffzugabe kurz vor Eintritt in den Wirbelbrenner wieder verringert, vorzugsweise auf 10 bis 20 m/Sek. Die brennstoffhaltige Masse wird dabei in kleine Teile zerrissen und so eine gute Durchmischung der brennbaren Stoffe mit der zweckmäßig vorher aufgeheizten Verbrennungsluft erreicht. Das Gemisch zündet dann bei Eintritt in den Verbrennungsraum sofort, und die Verbrennung verläuft einwandfrei.It has now been found that you can also use doughy, non-pumpable masses containing flammable substances, such as. B. arise in the production of fuel gas, can burn properly in vortex chamber furnaces with bunkers, agitators and conveyors, if the speed of the combustion air in the supply line before the fuel inlet is at least 50 m / sec., Preferably 100 m / sec., Or more increases and decreases again in the combustion air line after the fuel has been added shortly before entering the vortex burner, preferably to 10 to 20 m / sec. The fuel-containing mass is torn into small pieces and a good mixing of the combustible substances with the previously heated combustion air is achieved. The mixture then ignites immediately when it enters the combustion chamber and the combustion proceeds perfectly.

Die Zeichnung stellt eine Ausführungsform einer Wirbelkammerfeuerung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dar.The drawing shows an embodiment of a swirl chamber furnace for performing the method according to the invention.

Aus einem Vorratsbunker 1 mit Rührwerk 2 wird ein teigiger Brennstoff mittels einer Förderschnecke 3 in eine Rohrleitung 4 gedrückt. Durch diese Leitung strömt mit großer Geschwindigkeit, vorzugsweise 100 m/Sek. und mehr, die Verbrennungsluft, die zuvor in einem Doppelmantel 7 der Wirbelkammerfeuerung 5 aufgeheizt worden ist. Durch den Stutzen 6 tritt das Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff tangential in den Wirbelbrenner ein. Durch Leitung 9 wird Brenngas zum Auffieizen des Brenners vor Inbetriebnahme und gegebenenfalls auch während des Betriebes zugeführt.A doughy fuel is pressed from a storage bunker 1 with agitator 2 into a pipeline 4 by means of a screw conveyor 3. Through this line flows at high speed, preferably 100 m / sec. and more, the combustion air that has previously been heated in a double jacket 7 of the vortex chamber furnace 5. The mixture of combustion air and fuel enters the vortex burner tangentially through the nozzle 6. Fuel gas for heating up the burner is supplied through line 9 before commissioning and, if necessary, also during operation.

Das Rührwerk im Vorratsbunker wird zweckmäßig so ausgeführt, daß auf einer Welle, die über der Förderschnecke und parallel zu dieser liegt, Stäbe, zweckmäßig Flacheisen mit der breiten Seite quer zur Wellenachse, befestigt sind, deren Enden sich bei Drehung der Welle dicht über den Gängen der Förderschnecke vorbeibewegen. Dadurch wird die Bildung einer Brücke über der Förderschnecke vermieden. Außerdem wird durch das Rührwerk bei Einführung von Brennstoff ungleichmäßiger Konsistenz ein Brennstoff gleichmäßiger Konsistenz erzielt. Die Förderschnecke wird zweckmäßig als Doppelschnecke ausgebildet, um ein Festkleben an der Schneckenwindung zu vermeiden.The agitator in the storage bunker is expediently designed so that on a shaft that lies above the screw conveyor and parallel to it, rods, is expedient Flat iron with the broad side transverse to the shaft axis, are attached, the ends of which When the shaft rotates, move past just above the flights of the screw conveyor. This avoids the formation of a bridge over the screw conveyor. aside from that becomes uneven in consistency when fuel is introduced by the agitator a fuel of uniform consistency is achieved. The screw conveyor is appropriate designed as a double screw to avoid sticking to the screw thread.

Wenn in der zu verbrennenden Masse Festkörper enthalten sind, wird der Querschnitt der Eintrittsöffnung für den Brennstoff in die Luftleitung zweckmäßig groß gestaltet, damit er nicht durch die Festkörper verstopft wird. Besteht die Gefahr der Verstopfung nicht, so kann man durch Einbau einer Loch- oder Schlitzplatte in die Eintrittsöffnung erreichen, daß der Brennstoff in dünnen Strängen in die Luftleitung gedrückt wird. Durch diese Maßnahme kann die Luftgeschwindigkeit kleiner gewählt werden als bei Anordnung einer großen Eintrittsöffnung.If there are solids in the mass to be burned, will the cross section of the inlet opening for the fuel in the air line is expedient Designed large so that it is not clogged by the solid. Is the There is no risk of clogging, so you can install a perforated or slotted plate achieve in the inlet opening that the fuel in thin strands into the Air line is pressed. This measure can reduce the air speed can be selected than when a large inlet opening is arranged.

Um den Druckverlust der Verbrennungsluft möglichst klein zu halten, wird die Verbrennungsluftleitung erst kurz vor der Brennstoffeinführung auf den Querschnitt eingezogen, der zur Erzielung der zum Zerreißen des Brennstoffes erforderlichen Geschwindigkeit notwendig ist, und die Brennstoffeinführung wird möglichst nahe an den Eintritt zum Verbrennungsraum gelegt. Bei Einführung des Brennstoff-Luft-Gemisches in die Wirbelk2mmerfeuerung ist die zur Erzeugung eines guten Wirbels erforderliche Eintrittsgeschwindigkeit wesentlich geringer als die zum Zerreißen des Brennstoffes erforderliche Luftgeschwindigkeit. Es ist deshalb zur Vermeidung unnötigen Druckverlustes zweckmäßig, die Leitung für das Brennstoff-Luft-Gemisch vor Eintritt in die Wirbelkammerfeuerung wieder zu erweitern. Es ist vorteilhaft, den Querschnitt des tangentialen Einführstutzens etwa zehnmal so groß auszulegen wie den Querschnitt der Luftleitung an der Stelle der Brennstoffeinführung. Die Geschwindigkeit der Verbrennungsluft geht dadurch im Einführstatzen auf etwa 10 m/Sek. zurück. Der Einführstutzen wird zweckmäßig mit einem Deckel versehen, an den die Leitung für das Brennstoff-Luft-Gemisch sowie die Brenngasleitung und ein Schauglas angeschlossen sind.In order to keep the pressure loss of the combustion air as small as possible, the combustion air line is only drawn in shortly before the fuel inlet to the cross section that is necessary to achieve the speed required to tear the fuel, and the fuel inlet is placed as close as possible to the inlet to the combustion chamber. When the fuel-air mixture is introduced into the vortex chamber, the entry speed required to generate a good vortex is significantly lower than the air speed required to tear the fuel apart. To avoid unnecessary pressure loss, it is therefore advisable to widen the line for the fuel-air mixture again before it enters the swirl chamber furnace. It is advantageous to make the cross section of the tangential inlet connection about ten times as large as the cross section of the air line at the point where the fuel is introduced. The speed of the combustion air goes to about 10 m / sec in the insertion claw. return. The inlet nozzle is expediently provided with a cover to which the line for the fuel-air mixture as well as the fuel gas line and a sight glass are connected.

Der Brenner besteht zweckmäßig aus einem zylindrischen, mit feuerfesten Steinen 8 ausgemauerten Rohr, wobei der lichte Querschnitt an der Eintrittsstelle des tanaentialen Einführstutzens erweitert ist, damit größere Brennstoffteile in diesem Raum rotieren und ausbrennen können. An den Brenner wird vorteilhaft ein Nachverbrennungsraum und an diesen eine Abhitzeanlage angeschlossen. Bei Anfall flüssiger Schlacke im Brenner wird die Schlacke zweckmäßig am Eingang zum Nachverbrennungsraum abgezogen. Es können auch mehrere Brenner an einen Nachverbrennungsraum angeschlossen werden.The burner expediently consists of a cylindrical tube lined with refractory bricks 8 , the clear cross-section at the point of entry of the tanaential introductory nozzle being widened so that larger pieces of fuel can rotate and burn out in this space. A post-combustion chamber is advantageously connected to the burner and a waste heat system is connected to this. If liquid slag accumulates in the burner, the slag is expediently drawn off at the entrance to the post-combustion chamber. Several burners can also be connected to an afterburning room.

Zur Förderung der brennstoffhaltigen Masse genügt gegebenenfalls auch ein Teil der zur Verbrennung notwendigen Luft. Der Rest kann unmittelbar in die Brennkammer oder mit Vorteil in einen Nachverbrennungsraum eingebracht werden.It may also be sufficient to convey the fuel-containing mass part of the air necessary for combustion. The rest can go straight to the Combustion chamber or, with advantage, be introduced into an afterburning chamber.

Um eine rasche Zündung des Brennstoffes zu bekommen, ist es oft erforderlich, entweder Brenngas in den Brenner mit einzuführen oder die Verbrennungsluft sehr hoch aufzuheizen. Zur Erreichung einer hohen Temperatur der Verbrennungsluft kann an Stelle des Doppelmantels am Brenner oder zusätzlich zu diesem ein Luftvorwärmer in den Rauchgasstrom eingebaut werden.To get the fuel to ignite quickly, it is often necessary to either to introduce fuel gas into the burner or the combustion air very much heat up high. To achieve a high temperature of the combustion air can Instead of the double jacket on the burner or in addition to this, an air preheater be installed in the flue gas flow.

Claims

1. A method for combusting doughy fuels in a Wirbelkammerfeuerung, wherein the fuel is fed from a hopper with an agitator through a delivery device in the feed line for the combustion air, d a d URC b ek ted b y ei seframe that in said line the speed of the Combustion air before the fuel is introduced to at least 50 m / sec., Preferably 100 m / sec. or more, and is increased again in the combustion air line after the fuel has been added shortly before entry into the vortex burner, preferably to 10 to 20 m / sec.

2. The method according to claim 1, characterized in that the fuel is introduced with only part of the air required for combustion and the remaining air is added later, preferably in a special post-combustion chamber. 3. Vortex chamber firing for burning doughy fuels with bunker, agitator and conveyor for carrying out the method according to claims 1 and 2, characterized by a twin screw (3) for conveying the doughy fuel from the storage bunker (1) into the air line (4), above which the agitator (2) is installed in the storage bunker, in such a way that rods are attached to a shaft which lies above the screw conveyor and parallel to it, the ends of which move past the aisles of the screw conveyor when the shaft rotates. 4. vortex chamber furnace according to claim 3, characterized in that a perforated or slotted plate is built into the introduction opening for the fuel. 5. vortex chamber furnace according to claims 3 and 4, characterized in that the clear diameter of the vortex burner at the point of entry of the tangential inlet connection for the fuel-air mixture is greater than in the subsequent part. 6. vortex chamber furnace according to claims 3 to 5, characterized in that a double jacket is arranged around the vortex burner for heating the combustion air and / or an air heater is built into the flue gas flow. Considered publications, German Patent Nos. 403 495, 476 721, 629 909; Austrian Patent No. 52,854. U.S. Patent Nos. 2,495,248, 1390,715; Gumz, "Die Luftvorwärmung im Dampfkesselbetrieb", 1933, pp. 254 to 257, 107 and 108.