DE3444469C1 - Verfahren und Rundbrenner zur Einduesung von waessrigen Additivsuspensionen im Zentrum eines Rundbrenners - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einbindung von Schwefel und anderen Verunreinigungen bei der Verbrennung solche Verunreinigungen enthaltender Brennstoffe in einer, eine interne Rezirkulationszone aufweisenden Flamme eines Rundbrenners, bei dem ein Additiv als wäßrige Suspension mittels mindestens einer Zweistoff-Zerstäuberdüse in den Verbrennungsraum eingedüst und unter verfahrensoptimalen Reaktionsbedingungen mit den Flammengasen vermischt wird.
Es ist ein solches Verfahren bekannt (DE-OS 29 32 676), bei der das Additiv über eine Vielzahl von Düsen am Umfang des Brenners in den Feuerraum eingeblasen und somit ein die Brennerflamme umgebender Schleier aufgebaut wird, aus dem das Additiv in die Flamme hineinwandert.

Aus der DE-OS 19 02 504 ist ein Verfahren bekannt, bei dem das Additiv als wäßrige Suspension rechtwinkling zur Flammenströmung in die Brennerflamme eingesprüht wird, was für die SO2-Einbindung zu relativ ungünstigen Reaktionsbedingungen führt. Insbesondere wird der für eine hohe Einbindungsrate erforderliche Mischungsgrad im für die Einbindungsreaktionen günstigen Temperaturbereich der Flamme nicht erreicht.

Weiter ist es aus der DE-OS 31 28 903 bekannt, als Additive staubförmige Stoffe, wie Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Dolomit und reaktionsfähige Oxid- und Hydroxidverbindungen an bevorzugten Stellen brennerunabhängig von unten in den Feuerraum einzublasen derart, daß das Additiv zunächst in durch örtlich unterschiedliche Druckzustände im Feuerraum hervorgerufene systeminterne, in sich geschlossene Rezirkulationsströmungen gelangt, die sich im Feuerraum unterhalb der Brenner ausbilden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie einen Rundbrenner zur Durchführung des Verfahrens gemäß der in den Oberbegriffen der tragenden Ansprüche aufgeführten Mittel anzugeben, die eine besonders günstige Schadstoffeinbindung ermöglichen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Additiv mittels der im Zentrum des Rundbrenners angeordneten Zerstäuberdüse als externe Mischung entlang der Längsachse der Flamme als schlanker Strahl durch die intere Rezirkulationszone hindurch in die Flamme eingedüst wird, wobei der Impulsstrom und der Ausbreitwinkel des Additivsuspensionsstrahls so gewählt wird, daß die Additivsuspension erst im optimalen Reaktionsbereich zerstäubt wird.

Als Additivsuspension können verschiedene Additiv/ Wassergemische Verwendung finden, nämlich Kalkmilch, Kalkstein-Wasser-Suspension oder eine wäßrige Lösung bzw. Suspension aus Natriumcarbonat.

Als Flammen für die Eindüsung von Additivsuspensionen können solche von verschiedenen Brennstoffarten Anwendung finden, nämlich flüssige Brennstoffe — wie Heizöle und Petroleumrückstände, nämlich Brenn-Stoffsuspensionen — wie Rückstände der hydrierenden Verarbeitung von Rohöl sowie dessen Derivate und Kohle, nämlich Kohle, wobei die Kohle entweder als trockener Koksstaub, Kohle-Wasser- oder Kohle-Öl-Suspension verbrannt wird, nämlich feste Brennstoffe mit geringem Ascheanteil — wie Petroleumkoks.

Vorzugsweise werden bei Verbrennung von flüssigem Brennstoff oder einer Brennstoffsuspension der Brennstoff und die Additivsuspension mittels zweier verschiedener Düsen zerstäubt, die kombiniert auf einem gemeinsamen Düsenstock im Zentrum des Brenners angeordnet sind.

Andererseits wird es bevorzugt, daß bei Verbrennung von flüssigem Brennstoff oder einer Brennstoffsuspen-

sion der Brennstoff und die Additivsuspension mittels zweier verschiedener Düsen zerstäubt werden, die im Zentrum des Rundbrenners nebeneinander angeordnet sind.

Schließlich wird bei der Verbrennung fester Brennstoffe der Brennstoff durch einen konzentrisch zu der im Zentrum des Brenners angeordneten Additivzerstäuberdüse befindlichen Kreisringkanal zugegeben.

Die Erfindung richtet sich auch auf Rundbrenner zur Durchführung des Verfahrens und geht dabei von einem Rundbrenner mit mindestens einer dem Brenner zugeordneten Zweitstoff-Zerstäubungsdüse zum Einbringen einer wäßrigen Additivsuspension in den Bereich der Flamme aus.

Dabei ist es bei der Verbrennung von flüssigem Brennstoff oder einer Brennstoffsuspension zweckmäßig, daß der Additiv-Zerstäuber im Zentrum eines als Zweistoffdüse mit innenliegender Mischkammer ausgebildeten Brennstoffdüsenkopfes des Rundbrenners angeordnet ist, wobei die Düse für das Additiv in der Längachse des Brenners und die Düsen für den Brennstoff zur Längsachse des Brenners nach außen geneigt und konzentrisch auf einem Kreis angeordnet sind.

Andererseits ist es bei der Verbrennung von festem Brennstoff zweckmäßig, daß der Additiv-Zerstäuber im Zentrum des Rundbrenners angeordnet und von einem Ringkanal umgeben ist, über den der feste Brennstoff zuführbar ist.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beispielsweise unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Rundbrenners für die Verbrennung eines flüssigen Brennstoffes oder einer Brennstoffsuspension anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Teillängsschnitt durch eine Ausführungsform des Rundbrenners und die sich bei der erfindungsgemäßen Verfahrensführung ausbildende Flamme,

F i g. 2 einen detaillierten Längsschnitt durch das vordere Ende des Rundbrenners und

F i g. 3. einen Schnitt längs der Linie IH-III in F i g. 2.

Die Additivsuspension wird mittels des im Brennerzentrum 1 befindlichen Zerstäubers 2 derart in die Flamme 3 eingedüst, daß sie als schlanker Strahl 4 die interne Rezirkulationszone 5 der Flamme durchdringt und im für die Einbindungsreaktionen günstigen Bereich 6 der Flamme schließlich vollständig fein zerstäubt und mit den Verbrennungsgasen vermischt wird. Der Zerstäuber 2 ist dabei als Zweistoffdüse mit externer Mischung ausgeführt und derart konzentrisch zur Längsachse im Brennstoffzerstäuber 7 angeordnet, daß sich die Düsenöffnung des Zerstäubers 2 im Zentrum des Brennstoffdüsenkopfes 8 befindet. Der Brennstoff wird mit dem zugehörigen Zerstäubungsmedium in der Mischkammer 9 gemischt und über eine Anzahl, in einem Winkel zur Längsachse geneigten und auf einem Teilkreis 10 angeordneten Öffnungen 11, zerstäubt

Durch die Wahl des Impulsstromes und Ausbreitungswinkels des Additivsuspensionsstrahles 4 wird verhindert, daß durch eine zu intensive Einmischung der Additivsuspension in die interne Rezirkulationszone 5 einerseits die Zündstabilität der Flamme und andererseits gegebenenfalls die Reaktionsfähigkeit des Additivs durch Versinterung aufgrund zu hoher Temperaturen beeinträchtigt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Einbindung von Schwefel und anderen Verunreinigungen bei der Verbrennung solche Verunreinigungen enthaltender Brennstoffe in einer, eine interne Rezirkulationszone aufweisenden Flamme eines Rundbrenners, bei dem ein Additiv als wäßrige Suspension mittels mindestens einer Zweistoff-Zerstäuberdüse in den Verbrennungsraum eingedüst und unter verfahrensoptimalen Reaktionsbedingungen mit den Flammengasen vermischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv der im Zentrum des Rundbrenners angeordneten Zerstäuberdüse (2) als externe Mischung entlang der Längsachse (4) der Flamme als schlanker Strahl durch die interne Rezirkulationszone hindurch in die Flamme eingedüst wird, wobei der Impulsstrom und der Ausbreitwinkel des Additivsuspensionsstrahles (4) so gewählt werden, daß die Additiv-Suspension erst im optimalen Reaktionsbereich zerstäubt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Suspension Kalkmilch, Kalkstein-Wasser-Suspension oder eine wäßrige Lösung bzw. Suspension aus Natriumcarbonat verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verbrennung von flüssigem Brennstoff oder einer Brennstoffsuspension der Brennstoff und die Additivsuspension mittels zweier verschiedener Düsen zerstäubt werden, die kombiniert auf einem gemeinsamen Düsenstock im Zentrum des Brenners angeordnet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verbrennung von flüssigem Brennstoff oder einer Brennstoffsuspension der Brennstoff und die Additivsuspension mittels zweier verschiedener Düsen zerstäubt werden, die im Zentrum des Rundbrenners nebeneinander angeordnet sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verbrennung fester Brennstoffe der Brennstoff durch einen konzentrisch zu der im Zentrum des Brenners angeordneten Additivzerstäuberdüse befindlichen Kreisringkanal zugegben wird.

6. Rundbrenner zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit mindestens einer dem Brenner zugeordneten Zweistoff-Zerstäubungsdüse zum Einbringen einer wäßrigen Additivsuspension in den Bereich der Flamme, dadurch gekennzeichnet, daß der Additiv-Zerstäuber (2) im Zentrum eines als Zweistoffdüse mit innenliegender Mischkammer (9) ausgebildeten Brennstoffdüsenkopfes (8) des Rundbrenners angeordnet ist, wobei die Düse (2) für das Additiv in der Längsachse des Brenners und die Düsen für den Brennstoff zur Längsachse des Brenners nach außen geneigt und konzentrisch auf einem Kreis angeordnet sind.

7. Rundbrenner zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1,2 und 5 mit mindestens einer dem Brenner zugeordneten Zweistoff-Zerstäubungsdüse zum Einbringen einer wäßrigen Additivsuspension in den Bereich der Flamme, dadurch gekennzeichnet, daß der Additiv-Zerstäuber (2) im Zentrum und in der Längsachse des Rundbrenners angeordnet und von einem Ringkanal umgeben ist, über den fester Brennstoff zuführbar ist