DE3431572A1

DE3431572A1 - System und verfahren zum verbrennen eines kohle-luft-gemisches

Info

Publication number: DE3431572A1
Application number: DE19843431572
Authority: DE
Inventors: Edmund S. Maplewood N.J. Schindler; Joel Millburn N.J. Vatsky
Original assignee: Foster Wheeler Energy Corp
Current assignee: Foster Wheeler Energy Corp
Priority date: 1983-09-08
Filing date: 1984-08-28
Publication date: 1985-03-28
Also published as: ZA846299B; AU3220284A; US4471703A; CA1230522A; JPH0325685B2; JPS60181505A; GB2146417B; GB2146417A; ES8600804A1; AU567961B2; GB8422587D0; ES535764A0

Description

10776

Foster "Wheeler Energy Corporation,Livingston,V.St.A.

System und Verfahren zum Verbrennen eines Kohle - Luft-Gemisches.

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Verbrennen eines Kohle- Luft-Gemisches für einen kohlegefeuerten Ofen und insbesondere ein System und ein Verfahren, das Kohle als den primären Brennstoff einsetzt.

In einem typischen kohlenbefeuerten Ofen wird fein zerkleinerte Kohle in Suspension mit Primärluft von einer :Pulverisierungsvorrichtung oder Mühle den Kohlebrennern oder Düsen zugeführt und des weiteren wird Sekundärluft angeliefert, um einen ausreichenden Anteil,:., an Luft zum Unterstützen der Verbrennung sicherzustellen. Nach der Anfangszündung brennt kontinuierlich die Kohle infolge der lokalen Zirkulation der Gase und der Flamme von dem Verbrennungsprozess, der durch Strahlung von der Flamme in dem Ofen und von den Ofenwänden und durch Wärmeleitung von der Flamme im Ofen unterstützt wird.

Bei diesen Arten von Anordnungen brennt die Kohle sogleich, nachdem der Ofen über eine ausreichend lange Zeitperiode in Betrieb ist. Jedoch ist im allgemeinen für das Zünden der Flamme während der Startphase und das Aufwärmen der Ofenwände, der Konvektionsoberflächen und des Luftvorerwärmers die Mischung

aus Primärluft und Kohle von herkömmlichen Hauptdüsen im allgemeinen zu schwach und es ist für den Brennvorgang wenig förderlich, unter diesen relativ kalten Umständen die Verbrennung zu starten. Aus dem.Grund ist es allgemeine Praxis, Öl-oder Gas - gefeuerte Zündeinrichtungen und / oder Wärmekanonen zum Aufwärmen der Ofenwände, der Konvektionsoberflächen und des Luftvorerwärmers einzu setzen, da diese Brennstoffe den Vorteil einer leichteren Handhabung für die Zündung aufweisen und somit weniger Hitze für die Anfangsverbrennung erforderlich ist. Die Zündeinrichtungen werden im allgemeinen durch eine elektrische Zündfunkeneinrichtung oder durch einen brennenden Lappen gezündet und die Wärmekanone wird in üblicher Weise durch eine Zünd- oder durch eine Hochenergieoder eine elektrische Hochspannungseinrichtung gezündet.

Eine andere Anwendung von Zusatzbrennstoff in einem kohlengefeuerten Ofen ergibt sich während verringerter Lastbedingungen, wenn die Kohlenversorgung und somit die Stabilität der Kohlenflamme abgesenkt ist. Unter diesen Bedingungen werden Öl- oder Gaszünder und/oder -Kanonen eingesetzt, um die Flammenstabilität in dem Ofen aufrechtzuhalten und somit die Anhäufung von unverbrenntem Kohlenstaub in dem Ofen zu vermeiden.

In der jüngeren Vergangenheit wurden jedoch die vorstehend beschriebenen Vorteile des Öl- oder Gas-gefeuerten Aufwärmens und von Wärmekanonen mit niedriger Betriebslast durch die stark steigenden Kosten und die verringerte Verfügbarkeit dieser Brennstoffe vermindert. Diese Situation wird noch

dadurch verschärft, daß eine stets ansteigende Änderung im Betrieb von kohlengefeuerten Düsen von dem traditionellen Basislastbetrieb zu dem zyklischen oder Fließbetrieb festzustellen ist, die größere Anforderungen an Zusatzöl- und Gassysteme zum Unterstützen dieser Arten von Einheiten stellen.

Um diese Probleme zu mindern, wurde auch schon vorgeschlagen, eine sogenannte Dicht-Phase-Kohle zu bilden, indem Luft von dem Normalgemisch aus pulverisierter Kohle und Luft von der Mühle getrennt wird und diese Luft in einem die Verbrennung unterstützenden Verhältnis mit der resultierenden Dicht —phase- Kohle eingeführt wird, wenn diese von den Düsen entladen wird. Jedoch erfordert eine derartige Anordnung sehr komplexe und teure zusätzliche Ausrüstung der Düse , um die Kohle zu trennen und in einer Dichtphase zu der Düse zu transportieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verbrennungssystem und ein Verbrennungsverfahren für einen kohlegefeuerten Ofen zu schaffen, bei dem die Notwendigkeit für Zusatzbrennstoffe, wie beispielsweise Öl oder Gas wesentlich reduziert oder eliminiert ist und der mit Kohle aus Einzelteilchen, die in einer dichteren Phase als üblich vorliegen, das Aufwärmen, den Start und eine Stabilisation der Verbrennung bei niederer Last erreicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung das Kohle-Luft-Gemisch empfängt und in zwei Ströme aufteilt, daß durch eine erste Düse einer der Ströme hindurchtritt, der in eine erste Mischung, die im wesentlichen Kohle enthält und eine zweite Mischung, die vor allem aus Luft besteht, aufgeteilt wird, daß

die erste Düse die Mischungen in einen die Verbrennung unterstützenden Verhältnis entlädt und daß eine zweite Düse den anderen Strom empfängt und diesen in einem die Verbrennung unterstützenden Verhältnis zu den Mischungen entla'dt.

Die weitere Ausbildung der Erfindung ergibt sich aus den Ansprüchen 2 bis 19·

Nach der Erfindung wird ein System und ein Verfahren geschaffen, bei denen Kohleteilchen in dichter Phase durch Trennen der Luft von dem normalen Gemisch aus pulverisierter Kohle und Luft von der Pulverisiervorrichtung gebildet wird und anschließend die Luft in einem die Verbrennung unterstützenden Verhältnis mit den resultierenden verdichteten Kohlenstoffteilchen eingeführt wird, wenn diese von ihrer Düse entladen werden, ohne daß hierfür eine komplexe und teure äußere Ausrüstung notwendig ist. Das System und das Verfahren nach der Erfindung arbeitet mit einer Trenn-Düsenanordnung, die ein Gemisch aus Kohle und Luft empfängt und die Kohle von der Luft abtrennt und beide Ströme in einer die Verbrennung unterstützenden Beziehung entlädt.

Die Erfindung umfaßt des weiteren eine Spalteinrichtung zum Aufspalten des Gemisches aus Kohle und Luft, das von der Mühle kommt, in zwei getrennte Ströme. Eine Trenn- Düsenanordnung ist mit der Spalteinrichtung verbunden, um einen der Ströme zu empfangen und aus diesem eine erste Mischung, die im wesentlichen Kohle enthält und eine zweite Mischung, die im wesentlichen aus Luft besteht, zu bilden. Eine Düse ist mit der Spalteinrichtung des weiteren verbunden, um den anderen Strom aus Kohle und Luft zu empfangen und denselben in einem, die

Verbrennung unterstützenden Verhältnis mit der ersten und zweiten Mischung zu entladen. Die Spalteinrichtung ist so ausgelegt, daß sie die Mengen des Kohle- Luft-Gemisches, die der Trenn-Düse und der Düse zugeleitet werden, so verändern kann, daß zum Start und bei niederen Lastbedingungen eine relativ große Menge des Gemisches der Trenn-Düsen anordnung eingeleitet wird, während bei hohen Lastbedingungen eine relativ große Menge des Gemisches der Düse zugeführt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Verbrennungssystems nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 und 3 vergrößerte Querschnittsansichten entlang der Linien A-A und B-B der Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Trenn- Brennanordnung, die in dem System nach Fig. 1 verwendet wird; und

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht eines geschlitzten Teils eines in Fig. 4 dargestellten Kegels.

In Fig. 1 kennzeichnet die Bezugszahl 2 im allgemeinen eine Mühle oder eine Pulverisiereinrichtung, die einen Einlaß 4 für den Empfang von Luft von einem Primärluftkanal 6 aufweist, wobei dieser Luftkanal mit einer äußeren Luftquelle verbunden ist und des weiteren ein Erhitzer oder dergleichen Vorrichtung in dem Luftkanal zum Vorheizen der Luft

angeordnet sein kann. Die Mühle 2 besitzt zwei Einlasse 8 und 10 für die Aufnahme von Rohkohle von einer äußeren Versorgungsquelle, wobei sowohl die Luft als auch die Kohle in die Mühle unter der Regelung eines nicht gezeigten Lastkontrollsystems eingebracht werden.

Die Mühle 2 wird in einer herkömmlichen Weise betrieben, um die Kohle in relativ feine Teilchen zu zermahlen und zu trocknen und besitzt einen Auslaß, der im oberen Abschnitt der Mühle angeordnet ist und der mit einem Ende einer Leitung 12 für die Aufnahme des Gemisches aus pulverisierter Kohle und Luft verbunden ist. Ein Abschließventil 14 befindet sich in der Leitung 12 und steuert den Fluß des Kohle - Luft-Gemisches zu einem Rohrbogen 16, der mit dem anderen Ende der Leitung verbunden ist und zu einer Spalteinrichtung 18, die mit diesem Rohrbogen in Verbindung steht. Der Rohrbogen 16 weist beispielsweise einen rechteckförmigen Querschnitt auf und die Kohle wird infolge von Zentrifugalkräften dazu gezwungen, sich in Richtung des äußeren Teils 16a oder der rechten Seite in der Ansicht nach Fig. 1 der Krümmung des Rohrbogens zu bewegen. Wenn somit der Strom in die Spalteinrichtung 18 eintritt, ist die Kohle im wesentlichen konzentriert und breitet sich entlang der äußeren Oberfläche 18a der Spalteinrichtung 18 aus, wie später noch beschrieben werden wird. Es ist selbstverständlich, obwohl nur eine einzige Leitung 12 im einzelnen aus Gründen der zeichnerischen Klarheit dargestellt ist, daß die Mühle 2 verschiedene Auslässe aufweist, die mit verschiedenen Leitungen , die identisch zu der Leitung 12 sind, verbunden sind,die ihrerseits wieder mit verschiedenen Rohrbogen 16 und Spalteinrichtungen 18 in Verbindung stehen,wobei die Anzahl der Auslässe, der Leitungen, der Rohr-

bögen und der Spalteinrichtungen mit der der Brenner oder Düsen , die in dem bestimmten Ofen verwendet werden, übereinstimmt.

Die Spalteinrichtung 18 ist im einzelnen in den Fig. 2 und 3 dargestellt und besitzt einen Verbindungsflansch 20, der mit dem Endabschnitt des Rohrbogens 16 verbunden ist. Ein Dämpfer 22 ist im Inneren der Spalteinrichtung 18 vorhanden und teilt die Hauptspaltkammer 23 in eine Kammer 24 , die sich in gerader Linie mit dem Endteil des Rohrbogens 16 erstreckt und in eine weitere Kammer 26, die sich unmittelbar angrenzend an die Kammer 24 erstreckt. Die Spalteinrichtung 18 besitzt zwei Auslässe 28 und 30, die mit den Kammern 24 und 26 exakt zusammenpassen und die mit Verbindungsflanschen 32 und 34 ausgerüstet sind, um sie mit den zwei Leitungen 36 und 38 verbinden zu können. Der Dämpfer 22 ist um eine Achse 22a unter, der Steuerung eines nicht gezeigten Steuersystems verschwenkbar um die proportionale Durchflußrate zwischen den Kammern 24 und 26 zu verändern und somit den Ausstoß zu den Leitungen 36 und 38 .

Befindet sich der Dämpfer 22 in der durch fest durchgezogene Linien in Fig. 2 angedeuteten Stellung , so wird der größte Teil des Flusses von der Kammer 23 in die Kammer 26 geleitet. Findet sich andererseits der Dämpfer 22 in der durch die strichpunktierten Linien angedeuteten Position, so wird der größte Teil des Durchflusses von der Kammer 23 direkt in die Kammer 24 geleitet. Abhängig von der Distanz des freien Endes des Dämpfers 22 zu den Seitenwänden der Spalteinrichtung 18 wird die Durchflußmenge in jede der Kantern 24 und 26 in der Weise gesteuert, wie dies vc;i dem Steuersystem_/ das die Achse 22 a betätigt, vorgegeben wird.

Der Dämpfer 22 ist so ausgelegt und bemessen, daß ein Spalt 39 zwischen einem Kantenteil des Dämpfers und der korrespondierenden Wand der Spalteinrichtung ausgebildet ist, wie dies aus Fig. 3 zu ersehen ist. Dieser Spalt 39 läßt einen bestimmten Durchfluß von der Kammer 23 in die Kammer 24 zu , wenn der Dämpfer die mit fest durchgezogenen Linien dargestellte Position einnimmt und ebenso läßt der Spalt einen bestimmten Durchfluß von der Kammer 23 in die Kammer 26 zu, wenn der Dämpfer die mit der strichpunktierten Linie eingezeichnete Position einnimmt. Der kombinierte Effekt der Drehung des Dämpfers 22 und des Vorhandenseins des Spalts 39 ergibt eine Teilung des gesamten Luft- und Kohleflusses in jeder der Kammern 24 und 26 bei allen Lasten in einem Verhältnis, das die gewürechten Betriebskennlinien erzeugt, wie später noch im einzelnen beschrieben werden wird.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist die Leitung 38 mit einer Trenn- Düsenanordnung 40 verbunden und die Leitung 36 mit einer konisch geformten Düse 41, die sich um die Anordnung 40 koaxial in einem bestimmten Abstand erstreckt. Die Trenn-Düsenanordnung 40 ist im einzelnen in Fig. 4 gezeigt und umfaßt ein längliches Gehäuse 42 mit einem Einlaß 42a für die Aufnahme der Leitung 38. Ein Steckerteil 44 ist in dem Einlaßendabschnitt des Gehäuses 42 angeordnet und besitzt eine konvergente - divergente Bohrung 44a, die mit dem Einlaß 42a und mit der Leitung 38 kommuniziert. Ein ge schlitzter Kegel 46 erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Gehäuses 42 und hat einen Endteil, der sich in die Bohrung 44a erstreckt. Eine

relativ kurze Entladeröhre 48 erstreckt sich am anderen Ende des Kegels 46 nach außen und schließt mit dem anderen Ende des Gehäuses 42 ab. Eine ringförmige Kammer 50 befindet sich zwischen dem Kegel 46 und dem Gehäuse 42 und eine Vielzahl von Wirbelblättern 51 sind an dem Entladeende der Kammer 50 angeordnet, wie später noch näher erklärt werden wird.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, sind die Trenn-Düsenanordnung 40 und die Düse 41 axial ausgerichtet mit einer Durchgangsöffnung 52 in einer Frontwand 54 eines herkömmlichen Ofens, der beispiels weise ein Bauteil eines Dampfgenerators ist. Obwohl dies in der Zeichnung nicht gezeigt ist, besitzt der Ofen selbstverständlich eine Rückwand und Seitenwände einer entsprechenden Ausbildung , um eine Verbrennungskammer 56 unmittelbar angrenzend an die Öffnung 52 zu definieren. Die Frontwand 54 ebenso wie die übrigen Wände des Ofens beinhalten ein geeignetes thermisches Isoliermaterial und es ist selbstverständlich, obgleich es nicht dargestellt ist, daß die Verbrennungskammer 56 mit Siederohren belegt sein kann, durch die ein Wärmeaustauschmittel, wie beispielsweise Wasser, in einer herkömmliehen Weise für die Dampferzeugung zirkuliert.

Eine Vertikalwand 60 ist parallel zu , der Ofenwand 54 angeordnet und besitzt eine Öffnung, durch welche die Trenn- Düsenanordnung 40 und die Düse 41 hindurchgeführt sind. Es ist selbstverständlich, daß auch eine Deck-Grundfläche und Seitenwände,obwohl nicht gezeigt, vorgesehen sind, die zusammen mit der Wand 60 einen Speicherraum oder eine sogenannte Windbox bieten, die in herkömmlicher Weise Luft zur Unterstützung der Verbrennung aufnimmt, die im allgemeinen als "Sekundärluft" bezeichnet wird.

Eine ringförmige Platte 62 erstreckt sich rings um die Düse 41 und zwischen der Frontwand 54 und der Wand 60 und eine Anzahl von Register- bzw. Essenklappen 64 sind schwenkbar zwischen der Frontwand 54 und der Platte 62 angeordnet , um die Verwirbelung der Sekundärluft zu steuern, die von der Windbox zu der Öffnung 52 strömt. Es ist selbstverständlich, obgleich nur zwei Essenklappen 64 in Fig. 1 dargestellt sind, daß sich wesentlich mehr Klappen in ringförmiger Anordnung zu den gezeichneten Klappen erstrecken. Die schwenkbare Befestigung der Klappen 64 kann in jeder herkömmlichen Weise erfolgen, wie beispielsweise durch die Befestigung der Klappen auf schematisch angedeuteten Wellen, die in geeigneten Lagern gelagert sind, die in der Frontwand 54 und den Platten 62 ausgebildet find. Ebenso kann die Position der Klappen 64 mit Hilfe von Kurbeln oder dergleichen Bauelementen eingestellt werden. Da derartige Komponenten bekannt sind, sind sie weder in der Zeichnung dargestellt, noch im einzelnen beschrieben.

Die Verbindung zwischen der Leitung 36 und der Düse 41 erfolgt in einer Tangentialrichtung , so daß eine Wirbelbildung bzw. eine Verwirbelung des Kohle-Luft-Gemisches erfolgt, wenn es durch den ringförmigen Durchlaß zwischen der Innenwand der Düse 41 und dem Gehäuse 42 der Trenn-Düsenanordnung 40 hindurchströmt, bevor das Gemisch in die Öffnung 52 hinein entladen wird.

Es können verschiedene Einrichtungen, obwohl sie aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit in der Zeichnung nicht dargestellt sind, zum Erzeugen der Zündenergie für eine kurze Zeitperiode eingesetzt werden, um die verdichteten Kohlenteilchen,

die von der Trenn-Düsenanordnung 40 entladen werden, zu zünden. Beispielsweise kann eine Hochenergie-Zündfunkeneinrichtung in Gestalt eines Lichtbogenzünders oder eines kleinen herkömmlichen Öl- oder Gaskanonenzünders auf der Trenn-Düsenanordnung 40 "befestigt sein.

Im folgenden wird angenommen, daß der zuvor beschriebene Ofen einen Teil eines Dampfgenerators bildet und wenn der Generator gestartet werden soll, wird Luft in den Einlaß A und ein relativ kleiner Kohlenanteil in die Einlasse 8 und 10 der Mühle 2 eingeleitet, die in Betrieb gesetzt ist, um die Kohle bis zu dem gewünschten Feinheitsgrad zu zermahlen. Ein relativ mageres Gemisch aus Luft und fein pulverisierter Kohle in einem vorbestimmten Verhältnis wird von der Mühle 2 entladen und durchströmt die Leitung 12 und das Ventil 14,sowie den Rohrbogen 16 und gelangt in die Kammer 23 der Spalteinrichtung 18. Da beim Durchgang durch den Rohrbogen 16 die Kohle dazu neigt, sich in den äußeren Teil oder rechten Teil in Fig. 1 des Rohrbogens zu bewegen, wie zuvor beschrieben wurde, ist ein großer Anteil des Kohle- Luft- Gemisches, das in diesen Teil und ebenso in die Kammer 23 der Spaltvorrichtung 18 gelangt. Luft, während ein großer Anteil des Gemisches» das in den linken Teil gelangt, Kohle ist.

Befindet sich der Spaltdämpfer 22 in der durch fest ausgezogene Linien in Fig. 2 dargestellten Position, so wird der Großteil des Kohle-Luft-Gemisches, das die Kaminer 23 durchläuft, in die Kammer 26 geleitet und in die Leitung 38 ,in der sie zu der Trenn-Düsenanordnung 40 geführt wird.

In dem verbleibenden Teil des Kohle-Luft-Gemisches in der Kammer 23 ist die Kohle im linken Teil , bei Betrachtung von Fig. 3, und die Luft im rechten Teil konzentriert. Daraus resultiert, daß eine relativ hohe Luftmenge und eine relativ niedrige Kohlenmenge von der Kammer 23 aus den Spalt 39 passiert und in die Kammer 24 infolge des statischen Druckes gelangt, der durch den Widerstand infolge der Größe der stromabwärts befindlichen Komponenten in der Trenneinrichtung ausgeübt wird. Der relativ niedrige Luft- und Kohleanteil, der in die Kammer 24 auf diese Weise gelangt, fließt durch die Leitung 36 zu der Düse 41.

Das Kohle-Luft-Gemisch, das die Leitung durchströmt und in die Trenn - Düsenanordnung gelangt, durchläuft die Konvergent-Divergent-Bohrung 44c (Fig. 4) in dem Steckerteil 44 , welches bewirkt, daß der Kohleanteil des Gemisches dazu neigt, einen zentralen Weg durch den Kegel 46 zu nehmen, während die Luft dazu neigt, den Kegel auf einem Weg zu durchströmen, der die Kohle umgibt und näher zu dem geschlitzten Wandteil des Kegels liegt. Während seines Durchgangs durch den Kegel 46 durchläuft der Anteil der Kohle, der sich nahe dem geschlitzten Teil des Kegels bewegt, einen Weg, der durch die abgewinkelten, fest durchgezogenen Pfeile in Fig. angedeutet ist, d.h. die Kohle tendiert dazu, von den Luftschlitzen weg und zurück in den Zentralteil des Kegels abgelenkt zu werden, während die Luft dazu tendiert, durch die Spalte zwischen den Luftschlitzen in die ringförmige Kammer 50 zwischen dem Kegel 46 und dem Gehäuse 42 einzuströmen, wie dies durch die gestrichelten Pfeile angedeutet ist. Daraus resultiert eine verdichtete Phase der Kohleteilchen, mit einem hohen Kohle-zu-Luft-Verhältnis, die aus der Entladeröhre 48 des Kegels 46 austritt und die

aus der Kammer 50 austretende Luftwird durch die Wirbelblätter 51 verwirbelt. Die Kohle und die Luft werden somit in Front der Entladungsröhre 48 als Folge des auf die Luft ausgeübten Drehmoments durch die Wirbelblätter 51 und des resultierenden umgekehrten Strömungseffekts des gebildeten Wirbels miteinander vermischt und in Drehung versetzt. Daraus ergibt sich ein - angereichtertes bzw. sogenanntes fettes Gemisch, das mit Leichtigkeit durch eine der zuvor beschriebenen Techniken gezündet werden kann, z.B. direkt durch einen hochenergetischen Zündfunken oder durch einen Öl- oder Gaszünder. Obwohl der Kohleausstoß von der Mühle 2 niedrig ist, liefert die Konzentration der Kohle ein angereichertes Gemisch, wie es für den Zündpunkt gewünscht und notwendig ist.

Die so gebildete Verwirbelung durch die zuvor beschriebene Anordnung erzeugt die gewünschte Rezirkulation der Verbrennungsprodukte der brennenden Kohle, um Wärmeenergie zu erzeugen, welche die frische Kohle zündet, wenn diese in die Zündzone eintritt. Die Essenklappen 64 können je nach Bedarf eingestellt werden, um die Sekundärluft für den Verbrennungsprozess zu liefern und die Flammenstabilität zu unterstützen.

Die Last kann dann erhöht werden, indem mehr Düsen der gleichen Mühle oder mehrerer Mühlen in ähnlicher Weise in Betrieb genommen werden. Venn die gewünschte Anzahl der Mühlen und Düsen in Betrieb sind, und eine weitere Lasterhöhung angestrebt wird, kann die Kohlenzufuhr zu jeder Mühle gesteigert werden. Gleichzeitig wird der Spaltdämpfer 22, der jeder Mühle 20 zugeordnet ist, gegen die Kammer geschwenkt, um zu erreichen, daß mehr Kohleteilchen, die im linken Teil der Spaltvorrichtung 18 konzentriert sind, bei Betrachtung der Fig. 3 mit einer bestimmten Menge von Primärluft in die Kammer 24 geleitet wird, um über die Leitung 36 direkt in die

Düse 41 geführt zu werden.

Wenn die Kohlezufuhr auf die volle Kapazität gesteigert wird, setzt der Spaltdämpfer 22 seine Schwenkbewegung in Richtung Kammer 26 solange fort, bis er die Position erreicht, welche durch die strichpunktierten Linien in Fig. 2 dargestellt ist. In dieser Position wird ein maximaler Fluß des Kohle- Luft-Gemisches in die Kammer 24 und somit zu der Düse 41 erreicht, während ein geringer Anteil des Gemisches durch den Spalt 39 hindurchströmt und den Spaltdämpfer 22 passiert, um durch die Kammer in die Trenn- Düsenanordnung 40 zu gelangen. Durch die Charakterisierung bzw. Verknüpfung ' der Bewegung des Spaltdämpfers 22 mit der Ausstoßlast der Mühle kann der Kohlenanteil und der die Verbrennung unterstützenden Luft , die der Trenn Düsenanordnung 40 zugeführt werden, auf einen niedrigen Hitzeeingangswert gehalten werden, der ungefähr 5% bis 2O?6 der Voll-Last beträgt, währ end der Düse 41 eine erhöhte oder erniedrigte Ladung, je nach Bedarf, zugeführt wird. Ausreichende Turbulenz wird durch die Trenn- Düsenanordnung 40 auf rechterhalten und wenn die Ladung ansteigt, unter stützt der Effekt der Hauptklappen und der Strömungsmuster der Sekundärluft die Gesamtbrennstabilität.

Das System und das Verfahren weisen verschiedene Vorteile auf. Zum Beispiel wird der Energieaufwand einer Zündeinrichtung während der Startphase nur für eine sehr kurze Zeit benötigt, um direkt die in dichter Phase vorliegenden Kohleteilchen von der Trenn- Düsenanordnung 40 zu zünden, während danach der Start und das Aufwärmen nur durch die Verbrennung der verdichteten Kohleteilchen mit Unterstützung der verwirbelten Luft von der

Kammer 50 und der Düse 41 vollendet werden. Die verdichteten Kohleteilchen stabilisieren darüber hinaus die Kohlehauptflamme über einen weiten Lastbereich, woraus eine größere Betriebsflexibilität und ein geringerer Einsatz von Zusatzbrennstoffen resultiert. Bei niedrigen Lastbedingungen stellt der Spalt 39 ein Mittel dar, um eine Entlastung von dem überschüssigen Primärluftstrom in der Leitung 36 zu erreichen, der nicht für die Verbrennung über die Leitung 38 benötigt wird, jedoch für die Mühle und ihre Leitungen, während es bei hohen Lastbedingungen der Spalt zuläßt, daß etwas Luft und Kohle in das Niederlastsystem ein strömt, um die Brennerflamme aufrechtzuerhalten.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß der Bedarf für komplexe und teure Ausrüstung unter Einschluß von Trennvorrichtungen , Lüftern,Strukturträgern und Leitungen , eliminiert ist.

Das beschriebene System und Verfahren können an die meisten bestehenden Systeme und an jede Neuinstallation angepaßt werden, da der Gemischstrom in verschiedene parallele Wege unterteilt ist und zusätzliche Druckverluste auf ein Minimum beschränkt werden.

Es ist offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellte beschriebene spezifische Anordnung beschränkt ist, sondern auch an andere Konfigurationen angepaßt werden kann, solange die zuvor beschriebenen Ergebnisse erreicht werden.

Die voranstehende Offenbarung läßt eine gewisse Breite bei der Modifikation » Abänderung und bei der Substitution der Erfindung zu und in einigen Anwendungsfällen wird nur Gebrauch von einigen Merkmalen der Erfindung gemacht, ohne daß die anderen Merkmale in korrespondierender Weise verwendet werden.

Claims

Reicliel u. Röictiel "'"'""

Parksiraße 13 3431572

6000 Frankfurt a. M.! _107?6

Foster V/heeler Energy Corporation, Livingston _tVSTA

n sjD_r_ü_c_h_e

Iy System zum Verbrennen eines Kohle-Luft-Gemisches, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (18) das Kohle-Luft-Gemisch empfängt und in zwei Ströme aufteilt, daß durch eine erste Düse (40) einer der Ströme hindurch tritt, der in eine erste Mischung, die im wesentlichen Kohle enthält und eine zweite Mischung, die vor allem aus Luft besteht, aufgeteilt wird, daß die erste Düse (40) die Mischungen in einem die Verbrennung unterstützenden Verhältnis entlädt, und daß eine zweite Düse (41) den anderen Strom empfängt und diesen in einem die Verbrennung unterstützenden Verhältnis zu den Mischungen entlädt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (18) für die Aufnahme und Aufteilung des Kohle-Luft-Gemisches eine einstellbare Einrichtung (22) zum Verändern der Mengen an Kohle und Luft in den beiden Strömen relativ zueinander enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (18) für die Aufnahme und die Aufteilung des Kohle-Luft-Gemisches Einrichtungen (23,39) zum Verändern der relativen Anteile an Kohle und Luft in den Mischungen aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Düse (40) zwei Auslässe zum Entladen der ersten und zweiten Mischung enthält.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Düse (40) einen Kegel (46) aufweist, von dem zumindest ein Teil der Wand durch eine Anzahl von Luftschlitzen unterbrochen ist, und daß eine Einlaßeinrichtung (44a) die Mischung empfängt und in die gleiche axiale Richtung durch den Kegel (46) hindurchleitet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der den Kegel (46) passierende Strom aus Kohle und Luft auf die Luftschlitze auftrifft, wobei die Kohle gegen das Zentrum des Kegels abgeleitet wird und die erste Mischung bildet und die Luft zwischen den Luftschlitzen hindurchströmt, um die zweite Mischung zu bilden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Düse (40) ein Gehäuse (42) aufweist, das sich über den Kegel (46) erstreckt und mit ihm einen ringförmigen Durchgang (50) bildet und daß die zweite Mischung die Luftschlitze passiert und in den ringförmigen Durchgang (50) einströmt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Wirbeleinrichtung (51) an dem Entladeende des ringförmigen Durchgangs (50) angeordnet ist, um der zweiten Mischung eine Wirbelung zu erteilen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Kegels (46) die erste Mischung entladen wird und daß die zweite Mischung rings um die erste Mischung herum entladen wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweite Düse (41) über die erste Düse (40) erstreckt und den anderen Strom rings um die zweite Mischung herum entlädt.
11. Verfahren zum Verbrennen eines Kohle-Luft-Gemisches,

dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch in zwei Ströme geteilt wird, daß einer der Ströme in eine hauptsächlich aus Kohle bestehende erste Mischung und eine hauptsächlich aus Luft bestehende aweite Mischung aufgeteilt wird, daß die Mischungen in einem die Verbrennung fördernden Verhältnis entladen werden und daß der andere Strom in einem die Verbrennung unterstützenden Verhältnis zu den Mischungen entladen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die relativen Mengen an Kohle und Luft in den Strömen verändert werden.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die relativen Anteile an Kohle und Luft in den Mischungen verändert werden.
14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Mischung über getrennte Auslässe entladen werden.
15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung in der Weise erfolgt, daß der eine Strom durch eine geschlitzte Wand hindurchgeleitet wird, so daß die Kohle im Strom dazu neigt, auf die Luftschlitze aufzutreffen und der Luftanteil im Strom zwischen den Luftschlitzen hindurchströmt.
16. Verfahren nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung die Entladung des Luftanteils in einen ringförmigen Durchgang mitumfaßt.
17. Verfahren nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet, daß dem Luftanteil eine Wirbelung erteilt wird, wenn er aus dem ringförmigen Durchgang austritt.
18. Verfahren nach Anspruch 17_t dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Mischung rings um die erste Mischung herum entladen wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Strom rings um die zweite Mischung herum entladen wird.