DE3441726C2

DE3441726C2 - Verfahren zur mischungsintensiven Eindüsung von Additiven in den Feuerraum zur Bindung des Schwefels bei der Verbrennung schwefelhaltiger Brennstoffe und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3441726C2
Application number: DE3441726A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr.-Ing. 5270 Gummersbach Grethe
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1984-11-15
Filing date: 1984-11-15
Publication date: 1986-11-20
Also published as: SE8500305L; SE8500305D0; DE3441726A1; US4639209A

Abstract

Verfahren zur mischungsintensiven Eindüsung von Additiven in den Feuerraum zur Bindung des Schwefels bei der Verbrennung schwefelhaltiger Brennstoffe, wobei das jeweils verwendete Additiv mit einem für die intensive Vermischung mit den Verbrennungsgasen ausreichenden Impuls mittels einer oder mehrerer Zerstäuberdüsen in solche Bereiche des Feuerraumes eingemischt wird, deren Temperaturen im optimalen Wirkungsbereich des Additivs für die Schwefeleinbindung liegen, und in denen jedoch die Mischungsenergie der Verbrennungsgase allein eine ausreichende Einmischung des Additivs nicht gewährleistet.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur mischungsintensiven Eindüsung von Additiven in den Feuerraum zur Bindung des Schwefels bei der Verbrennung schwefelhaltiger Brennstoffe, wobei das jeweils eingesetzte Additiv mit einem für die intensive Vermischung mit den Verbrennungsabgasen ausreichenden Impuls mittels einer oder mehrerer Zerstäuberdüsen in solche Bereiche des Feuerraumes eingemischt wird, deren Temperaturen im optimalen Wirkungsbereich des Additives für die Schwefeleinbindung liegen.

Es sind Verfahren zur Einmischung von schwefelhaltige Verunreinigungen bindenden Additiven in die Verbrennungsgase bei der Verbrennung schwefelhaltiger Brennstoffe bekannt, bei denen die Additive auf verschiedene Art und Weise in den Feuerraum eingegeben werden.

Zum Beispiel ist aus der Zeitschrift »Chemical Engineering Progress« (Vol. 65, No. 12, December 1969, Seiten 61 ff.) ein Verfahren der vorstehend genannten Art bekannt, bei'dem als Zerstäuberdüse eine Düse mit nur einer Öffnung eingesetzt wird, aus der das Additiv zusammen mit dem Trägergas austritt. Als Trägergas werden Luft, rückgeführtes Rauchgas oder evtl. Dampf genannt. Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß der gesamte Impuls, der für die intensive Vermischung der Additive mit den Verbrennungsgasen erforderlich ist, von dem Transportmittel aufgebracht werden muß. Hohe Geschwindigkeiten führen aber in den die Additive zum Feuerraum führenden Rohrleitungen und insbesondere in der Zerstäuberdüse zu einem erhöhten Verschleiß.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, bei dem zum einen eine ausreichende Vermischung der Additive mit den \ ;rbrennungsabgasen gewährleistet ist, und zum anderen der Impuls nicht allein von dem Transportmittel aufgebracht werden muß.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Zerstäuberdüse eine ZweistoffdJse eingesetzt wird, wobei das Additiv zusammen mit einer geringen Menge Luft als Transportmittel mit niedriger Geschwindigkeit aus der Düse ausströmt und ein Zerstäubungsrnedium aus einer weiteren Düsenöffnung kritisch oder überkritisch ausströmt

Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensführung strömt das Additiv mit niedriger Geschwindigkeit aus der Düse aus, und es erfolgt eine externe hochwirksame Zerstäubung des Additiv/Luft-Gemisches mit Hilfe des aus der weiteren Düsenöffnung kritisch oder überkritisch austretenden Zerstäubungsmediums.

Es ist vorteilhaft, Luft nicht nur als Transportmittel für das Additiv, sone'irn auch als Zerstäubungsmedium einzusetzen. In manchen Fällen kann es aber auch sinnvoll sein, daß als Zerstäubungsmedium Wasserdampf eingesetzt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei verschiedensten Verbrennungsarten schwefelhaltiger Brennstoffe mit Vorteil eingesetzt werden, so bei der Verbrennung der Brennstoffe auf einem Rost. In einer Unterschubfeuerung oder nach dem IGNIFLUID-Verfahren. In an sich bekannter Weise sind dann die Eindüsungsorte auf einer Querebene der Feuerraumhaupiströmung angeordnet. Hierbei ist es sinnvoll, die Düsen nicht nur in einer Feuerraumwand, sondern such in mehreren Feuerraumwänden anzuordnen.

Die Erfindung richtet sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Feuerraum und einer oder mehreren auf den Feuerraum ausgerichteten Zerstäuberdüsen.

Erfindungsgemäß ist die Zerstäuberdüse als Zweistoffdüse mit getrennten Düsenöffnungen für das Additiv/Luft-Gemisch und das Zerstäubungsmedium ausgebildet.

Dabei wird bevorzugt, daß die Festlegung der Eindüsungsorte über eine Anzahl wassergekühlter, auf einem Teilkreis um den Brenner gleichmäßig verteilter, über di"5 Brennerwand in den Feuerraum einführbare Lanzen erfolgt, an deren vorderem Ende die getrennten Düsenöffnungen vorgesehen sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Öl-Rundbrenner mit zugeordneten Zerstäuberdüsenlanzen,

Fig. 2 eine schematische Darstellung vergleichbar Fig. 1 mit Temperaturverlaufslinien,

Fig.3 einen Längsschnitt und einen Querschnitt durch einen Feuerraum mit Staubbrennern,

F i g. 4 einen Längsschnitt und einen Querschnitt vergleichbar F i g. 3 bei einer Feuerungsanlage für die Verbrennung auf einem Rost, in einer Unterschubfeuerung oder nach dem IGNIFLUID-Verfahren und

Einzelheit »Α« ein Ausführnngsbeispiel für die erfindungsgemäße Zweistoffdüse, wie sie bei den Anordnungen gemäß F i g. 1 bis 4 Verwendung findet

In Fig 1 ist ein Ausführungsbeispiel für einen Ul-Rundbrenner (3) mit Anordnung von Zerstäuberdüsen (1) an wassergekühlten über die Brennerwand (8) des Feuerraumes (4) verteilten und bis an einen stromabwärts von der Brennerwand gelegenen Ort (5) des Feuerraumes einführbare Lanzen (2) dargestellt. Über die Zweistoffdüsen (1) wird das Additiv/Luft-Gemisch (6) mittels eines Zerstäubungsmediums (7) mit hohem Impuls in den optimalen Temperaturbereich - wie aus der F Ί g. 2 ersichtlich — zugegeben.

In F i g 3 ist ein Ausführungsbeispiel für die Verbrennung in Brennernammen (3) dargestellt, wobei die Orte (5) für die Anordnung der Zweistoffdüsen (1) auf einer Querebene der Feuerraumhauptströmung (9) in den Feuerrauinwänden (10) liegen.

Fig 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung der Zweistoffdüsen (1) an Orten (5) auf einer Querebene der Feuerraumhauptströmung (9) in den Feuerraumwänden (19) bei der Verbrennung auf eir^m Rost, in einer Unterschubfeuerung oder nach dem IGNI-FLUI D-Verfahren (3).

Ein Ausführungsbeispiel der Zweistoffdüsen (1) in den F i g. 1 bis 4 ist in der Einzelheit »/!«dargestellt Das Additiv/Luft-Gemisch (6) und das Zerstäubungsmedmm (7) strömen aus getrennten Düsenöffnungen aus. Die kritische oder überkritische Ausströmung des Zerstäubungsmediums bewirkt eine intensive Vermischung der umgebenden Verbrennungsgase mit dem Additiv.

Versuche im halbtechnischen Maßstab mit der Ausführung gemäß den F i g. 1 und 2 ergaben beispielsweise bei Verwendung von Calciumhydroxid eine Einbindungsrate des Schwefels bis über 80% und für Kalkstein von etwa 60%. jeweils bei einem molaren Verhältnis Ca/S = 2.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 40

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur mischungsintensiven Eindüsung von Additiven in den Feuerraum zur Bindung des Schwefels bei der Verbrennung schwefelhaltiger Brennstoffe, wobei das jeweils eingesetzte Additiv mit einem für die intensive Vermischung mit den Verbrennungsgasen ausreichenden Impuls mittels einer oder mehrerer Zerstäuberdüsen in solche Bereiche des Feuerraumes eingemischt wird, deren Temperaturen im optimalen Wirkungsbereich des Additivs für die Schwefeleinbindung liegen, dadurch gekennzeichnet, daß als Zerstäuberdüse (1) eine Zweistoffdüse eingesetzt wird, wobei das Additiv zusammen mit einer geringen Menge Luft als Transportmittel (Additiv/Luft-Gemisch (6)) mit niedriger Geschwindigkeit aus der Düse (6) ausströmt und ein Zerstäubermedium (7) aus einer weiteren Düsenöffnung kritisch oder überkritisch ausströmt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zerstäubungsmedium (7) Luft eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zerstäubungsmedium (7) Wasserdampf eingesetzt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3_r dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberdüse als Zweistoffdüse mit getrennten Düsenöffnungen für das Additiv/ Luft-Gemisch (ß) und das Zerstäubungsmedium (7) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegung der Eindüsungsorte über eine Anzahl wassergekühlter, auf einem Teilkreis um den Brenner gleichmäßig verteilter, über die Brennera/and (8) in den Feuerraum (4) einführbaren Lanzen (2) erfolgt, an deren vorderem Ende die getrennten Düsenöffnungen vorgesehen sind.