具有擴展的控制範圍的固體燃料焙燒熱氣發生器的製作方法

2023-07-17 14:04:46

專利名稱：具有擴展的控制範圍的固體燃料焙燒熱氣發生器的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有擴展的調節範圍的固體焙燒熱氣發生器，其能夠優選地用於研磨乾燥裝置，例如用於研磨固體燃料。
背景技術：
具有風掃研磨機(例如，L0ESCHE型的立式輥磨機、懸式輥磨機或環輥磨機)的煤炭研磨車間在使用PCI(噴吹煤)工藝的煤炭氣化、生鐵和鋼材生產中以及水泥工業中是廣為人知的(杜塞道夫的LOESCHE GmbH於2008年I月提交的DE4035730C2的目錄^Loesche-Miihlen fiir feste Brennstoffe」)，其中，溼原煤要在供應熱氣的情況下經過研磨乾燥處理並研磨成煤塵，該過程中使用分離裝置(諸如過濾器)和熱氣發生器，其中煤塵-氣體混合物在分離裝置中分離，熱氣發生器用於產生熱氣，部分氣體作為回氣反饋至熱氣發生器。此外，在非金屬礦物工業中使用煤塵焙燒熱氣發生器以乾燥生料、礦渣和粒狀高爐礦渣以及水泥。焙燒褐煤或硬煤粉塵的熱氣發生器在石膏、糖和鉀肥工業同樣廣為人知。從DE19706077A1中可以得知一種熱氣發生器，其具有燃燒器、布置在燃燒器外側的燃燒器馬弗爐、進料器和混合部件，其中，燃燒器在供應助燃空氣的情況下焙燒皮帶輸送的燃燒粉塵(例如，硬煤粉塵或褐煤粉塵)、生物質粉塵或兩者的混合物，進料器用於要被加熱的氣體，混合部件布置在燃燒器馬弗爐後部並形成為多孔護套(LOMA)，其具有交錯的圓柱形部分和形成要被加熱的氣體的環形流道的保護套。DE4208951A1所描述的熱氣發生器已經包括了金屬製成的多孔護套裝置和燃燒器馬弗爐，多孔護套裝置用於使要被加熱的氣體流入，燃燒器馬弗爐成形為在軸向上基本上比多孔護套裝置短並內襯有耐火材料。然而，此處的燃燒器為多噴槍燃燒器，其具有相互圍繞的傾斜氣體-助燃空氣噴嘴。DE19725613A1公開了一種燃燒器，其用於通過燃燒可燃氣體、燃用油或煤塵生成熱廢氣。煤塵通過氣態載體介質(優選為空氣)運輸並通過噴槍注射到反應室，噴槍從燃燒器端蓋延伸至錐形反應室的最大直徑處並設置在反應室中具有偏轉蓋的出口側端部。通過反應室的端蓋側徑向葉柵饋送燃燒空氣。葉柵和部分反應室被集氣罩圍繞，其中燃燒空氣安置在集氣罩中並且從集氣罩經由葉柵進入反應室。由於燃燒器的流動模式，其會產生極大區域的紊流脈動運動。燃燒粉塵離開偏轉蓋後會被送回至導風葉片，並被旋轉的螺旋狀火焰加熱至接近1000°c並被灼燒。火焰噴射器具有很強的衝擊力並產生非常快速的氣體再循環。在網絡出版的「 Impuls-Brenner, System Dr.Schoppe, fiir Braunkohlenstaub,Heizol und Gas vonlOOkff bis35MW」中，前述燃燒器描述為脈衝燃燒器。DE10232373B4描述了脈衝燃燒器的進一步發展，其包括增加了的火焰穩定性和火焰噴射速度，用於至少200°C至900°C的熱氣溫度範圍。用於固體燃料的燃燒器具有最大為1: 5的調節範圍，其中燃燒器與混合室聯用。調節範圍的這種技術性實體化的限制使得具有混合室(例如多孔護套裝置)的熱氣發生器的使用更加困難或阻止具有混合室的熱氣發生器的使用，在基於工藝的裝置中需要更高的調節範圍，例如調節範圍高達1: 10。該調節範圍可通過使要被乾燥的材料的溼度和要被輸送的吞吐量的總和變化產生極大地波動而引起。LOESCHE型立式輥磨機的吞吐量例如在100%至40%之間。研磨機因此具有的調節比為1: 2.5。如果最小吞吐量與非常低的溼度和相對較高的室外溫度一致·，則僅需要相對較低的熱量。最大熱耗源於最大吞吐量、要被研磨和乾燥的材料的最大溼度以及相對較低的室外溫度。以下具體實例示出接近1: 8的調節範圍是必需的，以便於能夠達到所有的「操作點」。實例:硬煤最大值情況吞吐量 = 80t/h溼度= 15%溫度= 5 0C熱量 = 49.66xl06kJ/h(13.8MW)最小值情況吞吐量 = 32t/h溼度 = 5%溫度= 35 0C熱量 = 6.1xl06kj/h(l.695MW)因此，調節比總計為:49.66: 6.1 = I: 8.14至此，在無需具有固體燃燒器的熱氣發生器的情況下，已經實現了前述調節比I: 8.14。因此，在用於研磨煤炭的研磨-乾燥裝置中，在工藝本身沒有可用餘熱的範圍內，主要使用具有氣體或石油燃燒器的熱氣發生器。在煤炭氣化裝置的情況下，通常合成氣作為燃料被饋送至熱氣發生器，以及在PCI車間的情況下，用於燃燒的高爐氣被饋送至熱氣發生器。用於煤炭氣化、PCI車間的煤炭研磨裝置和水泥工業中使用的煤炭研磨裝置需要至少為1: 8的調節範圍。通常，用於石油和氣體焙燒熱氣發生器的至少為1: 10的調節比在本領域已經是公開的。

發明內容
本發明的目的在於創造一種固體焙燒熱氣發生器，尤其是煤塵焙燒熱氣發生器，其具有擴展的調節範圍以能夠通過成本效益高的燃料(例如褐煤粉塵、硬煤粉塵等)替代燃用油和氣體，並且還能夠擱置對用於在容器發生器中產生熱氣的經濟效率低的合成氣、聞爐氣等的使用。根據本發明，通過權利要求1和權利要求2可實現上述目標。有用的和有利的實施例包括在從屬權利要求和附圖的描述中。核心思想能夠通過裝備具有多個燃燒器的熱氣發生器以增加調節範圍而得出。根據本發明，固體焙燒熱氣發生器包括多個固體燃燒器以增加或延長調節範圍，以便於形成多固體燃燒器。獨立的固體進料器和助燃空氣進料器被分配至每個固體燃燒器，並且每個固體燃燒器都能夠獨立於其他固體燃燒燃燒器而被點燃。然後，多固體燃燒器的燃燒功率從一個固體燃燒器的最小功率擴展至所設置的所有固體燃燒器的最大功率。因此，擴展了調節範圍並能夠覆蓋所有負載的聚合區，在熱氣發生器中產生的熱氣被供應至聚合區。在優選實施例中，熱氣發生器具有燃燒器馬弗爐和配置在燃燒器馬弗爐的燃燒板中的燃燒器啟動器，具有用於要被加熱的氣體的供應裝置，並且具有產生的燃燒氣體與要被加熱的氣體在其中進行混合的混合部件，並且混合部件配置在燃燒器馬弗爐之後，該熱氣發生器包括多個固體燃燒器，它們與燃燒啟動器同軸配置並固定在燃燒器馬弗爐的燃燒板中。燃燒器的數目可方便地適於各自的需求。例如，兩個、三個或四個、還可能是更多個固體燃燒器可連接至燃燒器馬弗爐的燃燒板。還夠有利地使用相同或不同尺寸的燃燒器，也就是說，燃燒器可具有同等大小或不同大小的燃燒功率。本發明的熱氣發生器有效地設計在垂直結構中，並且多固體燃燒器被設計並配置在燃燒器馬弗爐的燃燒板中，使得固體燃燒器連同其煤塵供應器和其反應室延伸到燃燒器馬弗爐中。如果三個固體燃燒器彼此等間距配置並且與燃燒器啟動器同軸布置，則是有利的，其中引導燃燒器啟動器位於燃燒器馬弗爐的縱軸上並穿過燃燒板。燃燒器還能夠以離開燃燒器的煙氣被引導至燃燒器馬弗爐的出口中心的方式以限定的角度進行配置。由於固體燃燒器被設置用於包含灰分的燃料，所以建議在燃燒板中或在熱氣發生器的燃燒器馬弗爐中採用垂直或向下傾斜的配置。進一步有利的是能夠使用一種燃燒器馬弗爐，其僅僅在其尺寸方面必須與燃燒板中的固體燃燒器的給定數目相匹配。燃燒器馬弗爐可內襯有耐火材料。如果燃燒器馬弗爐被用於要被加熱的氣體的供應裝置所圍繞並且要被加熱的氣體可被饋送至後續的混合部件來用於與產生的燃燒氣體混合，則是有利的。多孔護套裝置可有利地配置為混合部件，其被形成為鋼燃燒室並在軸向上包括多個圓柱形且同軸的多孔護套，多孔護套在它們的過渡處形成環形間隙用於使要被加熱的氣體流入，並且多孔護套通過環形通道的形成而被外部封閉鋼板護套所圍繞。這種鋼板室已知為多孔護套燃燒室(L0MA-燃燒室)。例如，Geretsried的 Carbotechnik Energiesysteme GmbH 的脈衝燃燒器可有利地用作固體燃燒器。這些內容已經在上面結合DE19725613A1和DE10232373B4以及本公司的網絡出版物進行了描述。然而，還可以使用其他固體燃燒器。脈衝燃燒器具有0.5至100MW之間的功率，並適於配置在本發明的熱氣發生器的燃燒器馬弗爐的上端面燃燒板中，使得形成多脈衝燃燒器。為了每個獨立的固體燃燒器的單獨控制和調節，設置了計量裝置，其能夠單獨地並獨立於鄰近燃燒器的操作為每個固體燃燒器供應煤塵，並且能夠移動至每個期望的調節點。Carbotechnik Energiesysteme GmbH的用於流化、計量和氣力運輸的CT計量裝置是尤其合適的。該計量裝置在前述公司的網絡出版物中以及在EP0054018B1和EP0210162B2中有所描述。
具有多固體燃燒器或多脈衝燃燒器的本發明的熱氣發生器的擴展或增加的調節範圍進一步通過開始描述的實例在下面進行描述。在該實例中，需要13.8MW的最大熱量。基於工藝的原因並考慮到燃燒器馬弗爐中的燃燒器的結合，將三個固體燃燒器選定為最優布置方式。每個固體燃燒器提供4.6MW的功率。在單個固體燃燒器的調節範圍為1: 4的情況下，最小功率為1.5MW。因此，每個燃燒器甚至下降到低於必需的熱量1.695MW，並且單個固體燃燒器的1: 4的調節範圍被擴展至本發明的多燃燒器(具有三個固體燃燒器)的1: 12的調節範圍。根據熱量需求，多燃燒器裝置中的僅一個固體燃燒器或兩個燃料燃燒器或所有三個燃料燃燒器可投入運行。具有三個固體燃燒器的熱氣發生器的總調節比為1: 12。該值只有在具有氣體燃燒器的特殊情況下才會實現。配置在熱氣發生器的燃燒器馬弗爐中上或其中的本發明的多固體燃燒器以非常有效的方式促進熱氣的產生、研磨-乾燥裝置和其他熱裝置。固體燃料(例如褐煤粉塵)的使用是極其有利的，相較於燃用油和燃燒氣體，固體燃料具有相當大的經濟效益並能夠另外提供足夠的熱量。當使用高爐氣或合成氣來產生用於乾燥目的熱氣時(尤其是在煤炭研磨裝置中)，可以使用煤塵執行替代操作。


下面將參照

對本發明進行詳細描述。這些附圖很大程度上以示意性描述的方式示出:圖1是穿過本發明的熱氣發生器的軸向縱切面，其包括多固體燃燒器，以及圖2是根據圖1的線I1-1I的俯視圖。
具體實施例方式圖1和圖2示出了具有多固體燃燒器10的熱氣發生器，其包括具有三個固體燃燒器3、4、5的實例。參照圖1，其具有兩個示例性固體燃燒器3、4，固體進料器6和助燃空氣進料器7分配給每個固體燃燒器3、4、5，並且固體燃燒器3、4、5配置在燃燒器馬弗爐2的燃燒板12上。與固體燃燒器3、4、5和燃燒器啟動器8類似，燃燒器馬弗爐2和後續配置的混合部件9垂直定向。用於煤塵(例如，褐煤粉塵)的脈衝燃燒器用作固體燃燒器3、4、5，其包括錐形延伸的反應室16、噴槍18和位於燃燒器端蓋上的徑向葉柵25，反應室16具有錐形火焰加速噴嘴17，噴槍18具有用於噴射流化煤塵的偏轉蓋19，燃燒空氣通過徑向葉柵25進入反應室16，從而助燃空氣經由側入口 7進入空氣外罩28並從此處到達徑向葉柵25和反應室16。燃燒固體燃料的脈衝燃燒器具有高火焰噴速，如圖1所示，火焰30穿過燃燒器馬弗爐2進入混合部件9。如果沒有可以使用的固體燃料，那麼脈衝燃燒器能夠切換至氣體，以能夠維持後續裝置的運行。從圖1可見的固體或脈衝燃燒器3、4可以看出，除固體進料器6之外，還有氣體進料27。在混合部件9中，發生在多固體燃燒器10中產生的燃燒氣體與經由供應裝置11饋送的要被加熱的工藝氣體13的加熱和混合。供應裝置11的徑向外殼圍繞燃燒器馬弗爐2，固體燃燒器3、4、5連同它們的反應室16和火焰加速噴嘴17在供應裝置11中延伸。在這個實施例中，燃燒器馬弗爐2內襯有耐火材料15。耐火襯裡還可以被省略。多孔護套裝置20在出口側連接至燃燒器馬弗爐2，並因此與混合部件9 一樣位於燃燒板12中的多固體燃燒器裝置10的對側。多孔護套裝置20是鋼燃燒室的一部分，並包括多個圓柱形且同軸的多孔護套21，多孔護套21具有增大的直徑。用於使要被加熱的氣體13流入的環形間隙22在各個多孔護套21之間形成，並且環形通道24形成在多孔護套21與外部封閉鋼板材料23之間，要被加熱的氣體13從供應裝置11進入環形通道24，然後經由環形間隙22和多孔護套21的孔進入混合室26。形成的熱氣14經由出口孔29排出。圖2示出了燃燒器馬弗爐2的燃燒板12的高度處的熱氣發生器的俯視圖，用於要被加熱的氣體的供應裝置11的蝸殼配置在燃燒器馬弗爐2的外圍。利用氣體或石油操作的燃燒器啟動器8布置在燃燒板12的中心，三個固體燃燒器3、4、5同軸延伸並且彼此等距且與垂直向下的燃燒器啟動器8等距。用作脈衝燃燒器的固體燃燒器3、4、5還適於氣體的燃燒。如果在中斷的情況下沒有可以使用的煤塵，則脈衝燃燒器能夠輕鬆地切換至天然氣、合成氣或高爐氣，以便能夠維持後續裝置的運行，這些裝置例如為煤塵氣化中的電站、PCI車間中的高爐等。本發明的多燃料燃燒器的主要優勢在於具有固體燃燒器的熱氣發生器的使用領域的擴展。具有多個燃料燃燒器(尤其是多個脈衝燃燒器)的熱氣發生器可能在煤炭氣化車間中和鋼鐵工業中的PCI車間中使用，並且可用於有色冶金過程和一般的基於熱的裝置。煤炭氣化中產生的合成氣從而能夠在能源生產工業中方便地使用並在塑料工業中被越來越多地使用。另一方面，如果合成氣分流作為研磨-乾燥處理的能源載體，那麼在IOMW和30MW之間的一般熱輸出的情況下，需要3300mN3/h至10，000mN3/h的合成氣體量，合成氣體的熱值約為ll，000kJ/mN3。這表示此現有應用的損失非常大。同時，鋼鐵工業的高爐氣也越來越多地頻繁應用在特殊電站中用於發電。用於熱氣產生的煤塵的使用避免了前述氣體和其他燃料(諸如輕油、重油、天然氣等)在熱氣發生器中的使用，並且當考慮到能源和投資時，是非常具有優勢的。
權利要求
1.一種具有擴展的調節範圍的固體焙燒熱氣發生器，其特徵在於， 配置有多個固體燃燒器(3、4、5)並形成多固體燃燒器(10)； 向每個固體燃燒器(3、4、5)分配單獨的固體進料器(6)和助燃空氣進料器(7);以及 所述多固體燃燒器(10)的燃燒功率可從一個固體燃燒器的最小功率調節至所有固體燃燒器(3、4、5)的最大功率並覆蓋後續安裝單元的所有所需負載區域。
2.根據權利要求1所述的熱氣發生器， 具有燃燒器馬弗爐(2)和配置在所述燃燒器馬弗爐(2)的燃燒板(12)中的燃燒器啟動器⑶； 具有用於要被加熱的氣體(13)的供應裝置(11);以及 具有配置在所述燃燒器馬弗爐(2)之後的混合部件(9)，產生的燃燒氣體與所述要被加熱的氣體(13)在所述混合部件(9)中混合，其特徵在於， 所述多個固體燃燒器(3、4、5)與所述燃燒器啟動器(8)同軸布置並固定在所述燃燒器馬弗爐(2)的所述燃燒板(12)中。
3.根據權利要求1或2所述的熱氣發生器，其特徵在於， 所述固體燃燒器(3、4、5)與所述多固體燃燒器(10)尺寸相同或不同。
4.根據權利要求2或3所述的熱氣發生器，其特徵在於， 三個固體燃燒器(3、4、5)彼 此以相同的角距離配置並與所述燃燒板(12)中的所述燃燒器啟動器(8)具有相等的徑向距離。
5.根據前述權利要求中任一項所述的熱氣發生器，其特徵在於， 所述固體燃燒器(3、4、5)相對於所述燃燒器馬弗爐(2)的縱向軸線以限定的角度進行配置。
6.根據前述權利要求中任一項所述的熱氣發生器，其特徵在於， 計量裝置被設置用於每個固體燃燒器(3、4、5)單獨的、定量的固體進料。
7.根據前述權利要求中任一項所述的熱氣發生器，其特徵在於， 尤其是煤塵或生物質粉塵的粉塵形式的燃料能夠被以流化形式送入所述固體燃燒器(3、4、5)。
8.根據前述權利要求中任一項所述的熱氣發生器，其特徵在於， 脈衝燃燒器被配置用作所述固體燃燒器(3、4、5)，所述脈衝燃燒器尤其用於硬煤粉塵、褐煤粉塵、石油焦粉塵、生物質粉塵和粉塵混合物，所述脈衝燃燒器分別包括:錐形延伸的反應室(16)，可能具有錐形火焰加速噴嘴(17);噴槍(18)，具有用於流化、粉塵形式的燃料的偏轉蓋(19);以及徑向葉柵(25)，用於供應所述助燃空氣。
9.根據權利要求8所述的熱氣發生器，其特徵在於， 用作所述固體燃燒器(3、4、5)的所述脈衝燃燒器可切換成氣體並例如利用天然氣、合成氣體或高爐氣進行操作。
10.根據前述權利要求中任一項所述的熱氣發生器，其特徵在於， 多孔護套裝置(20) (LOMA)配置作為混合部件(9)，所述多孔護套裝置(20)具有:多個圓柱形且同軸的多孔護套(21);位於所述多孔護套(21)之間的環形間隙(22);位於所述多孔護套(21)與外部封閉鋼板護套(23)之間的環形通道(24)。
11.根據前述權利要求中任一項所述的熱氣發生器，其特徵在於，所述熱氣發生器用於煤炭氣化車間、鋼鐵工業的PCI車間、有色冶金工藝、水泥工業以及一般的基於熱的裝置。
全文摘要
本發明涉及一種固體焙燒熱氣發生器，其包括多個固體燃料燃燒器(3，4，5)以擴展控制範圍。固體燃料燃燒器形成具有擴展的控制範圍的多固體燃料燃燒器(10)。固體燃料進料器(6)和助燃空氣進料器(7)與每個固體燃料燃燒器相關，並在計量裝置的幫助下確保達每個固體燃料燃燒器的單獨定量的固體進料。多固體燃料燃燒器(尤其是多脈衝燃燒器)的燃燒功率從一個固體燃料燃燒器的最小功率擴展至所有固體燃料燃燒器的最大功率，使得覆蓋了所設置車間裝置的所有所需負載範圍的控制。
文檔編號F23C3/00GK103140713SQ201080069136
公開日2013年6月5日 申請日期2010年9月16日 優先權日2010年9月16日
發明者克勞斯·卡斯克, 霍爾格·武爾費特, 安德烈·巴茨 申請人:勒舍有限公司