Gebiet der Erfindung:
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Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen beim
Betreiben von Kesseln für elektrische Zwecke oder
industriellen Einsatz, Öfen für die chemische Industrie u.dgl.,
die pulverisierten Festbrennstoff verwenden.
Beschreibung des Stands der Technik:
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Zunächst ist ein Beispiel eines herkömmlichen,
pulverisierte Kohle bzw. Kohlenstaub als Brennstoff verwendenden
Kesselofens anhand von Fig. 6, die eine lotrechte
Schnittansicht darstellt, und Fig. 7 als waagerechte
Querschnittansicht längs der Linie VII-VII in Fig. 6 beschrieben. In
der Anordnung nach diesen Figuren sind ein Ofenhauptkörper
01, Brennerhauptkörper 02, Brennstoffdüsen 03, Luftdüsen
04 für einen Hauptbrenner, Kohlenstaub-Transportrohre 05,
Verbrennungsluftleitungen 06, eine Kohlenmühle 07, ein
Gebläse 08, ein Kohlenstaub-Luftgemisch 09,
Verbrennungsluft 10, Kohle 11, Fdrderluft 12, ein Ofeninnenraum 13,
Kohlenstaubflammen 14, Hauptbrenner-Luftleitungen 15,
Zusatzluftleitungen 16, Luft 17 für Hauptbrenner,
Zusatzluft 18 und Zusatzluftdüsen 19 dargestellt.
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Der genannte Ofenhauptkörper 04 ist mit einer
guadratischen Zylinderform oder vierkantzylindrischen Form mit
einer lotrechten Achse ausgebildet; gemäß Fig. 7 ist er
mit Brennerhauptkörpern 02 an den Eckbereichen in einem
waagerechten Schnitt einer Ofenwand versehen. Jeder
Brennerhauptkörper 02 ist mit mehreren (beim dargestellten
Beispiel drei) Anordnungen aus jeweils einer
Brennstoffdüse 03 sowie über und unter der Brennstoffdüse 03
eingebauten Luftdüsen 04 in lotrechter Ausrichtung
aufeinander versehen, wobei diese Brennstoffdüsen 03 und Luftdüsen
04 sämtlich waagerecht zum Innenraum des Ofens hin
gerichtet sind.
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Die einer Kohlenmühle 07 zugeführte Kohle 11 wird fein
pulverisiert (vermahlen) und mit gleichzeitig zugespeister
Förderluft (Heißluft) 12 vermischt, um ein
Kohlenstaub-Luftgemisch 09 zu bilden, das dann über
Kohlenstaub-Transportrohre 05 zum Brennerhauptkörper 02 geschickt wird.
Das zum Brennerhauptkörper 02 geschickte
Kohlenstaub-Luftgemisch wird über die Brennstoffdüsen 03 in den
Ofeninnenraum 13 eingeblasen. Andererseits wird Verbrennungsluft
10 durch ein Gebläse 08 durch Verbrennungsluftleitungen 06
geleitet und dann in Hauptbrennerluft 17 und Zusatzluft
18 verzweigt, und diese (Luftanteile) werden jeweils über
Luftdüsen 04 in den Brennerhauptkörper 02 bzw. über
letzteren vorgesehene Zusatzluftdüsen 19 in den Ofeninnenraum 13
eingeblasen.
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Das in den Ofeninnenraum 13 eingeblasene Kohlenstaub-
Luftgemisch 09 wird durch eine nicht dargestellte
Zündeinheit gezündet und verbrennt unter Erzeugung von
Kohlenstaubflammen 14. In letzteren verbrennt der Kohlenstaub in der
Nähe eines Zündpunkts in einer Reaktion mit dem Sauerstoff,
der durch die zusammen mit dem Kohlenstaub das Kohlenstaub-
Luftgemisch 09 bildende Förderluft 12 sowie einen Teil
(in der Nähe des Zündpunkts) der Hauptbrennerluft 17
zugeführt wird, worauf in einer Hauptverbrennungszone die
Verbrennung durch Sauerstoff, der im Rest der Hauptbren
nerluft 17 enthalten ist, weitergeführt wird.
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Da bei einem bekannten Kessel eine Gesamtmenge an
Förderluft 12 und Hauptbrennerluft 17 kleiner eingestellt ist
als eine Menge entsprechend einem stöchiometrischen
Verhältnis in bezug auf den über die Brennstoffdüsen 03
eingeblasenen (injected) Kohlenstaub, um die Entstehung von
Stickoxiden (im folgenden als NOx abgekürzt) zu unterdrücken,
wird der Ofeninnenraum 13 vom Bereich der Brennerhauptkörper
02 bis zu den Zusatzluftdüsen 19 in einem Zustand einer
reduzierenden Atmosphäre gehalten. Demzufolge steigt das
durch Verbrennung des Kohlenstaub-Luftgemisches 09
entstandene Verbrennungsgas durch den Ofeninnenraum 13
anfänglich in einem vollständig verbrannten Zustand hoch,
wobei die Verbrennung durch die über die Zusatzluftdüsen
19 eingeblasene Zusatzluft 18 vervollständigt wird.
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Beim bekannten Kessel wurde zudem allgemein ein
Mischungsverhältnis von Förderluft zu Kohlenstaub im Kohlenstaub-
Luftgemisch 09, im Mengenverhältnis, im Hinblick auf den
praktischen Einsatz der Kohlenmühle 07 meist im Bereich von
2:1 bis 4:1 gewählt. Dies bedeutet, daß das Kohlenstaub-
Luftgemisch 09 einer Verbrennung bei einem
Mischungsverhältnis von (Förderluft)/(Kohlenstaub) (im folgenden als
A/C abgekürzt) = 2 - 4 unterworfen wurde.
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Im folgenden sollen die bei den bekannten Kesseln
bestehenden Probleme betrachtet werden.
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I. Im allgemeinen ist die Zündbarkeit (Zündfähigkeit)
der Kohlenstaubflammen 14 verbessert, wenn die
folgende(n) Bedingung(en) erfüllt ist (sind):
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1. Ein Anteil an flüchtigen Bestandteilen im Kohlenstaub
ist hoch, und ein Brennstoffverhältnis (fester
Kohlenstoff/flüchtige Bestandteile) ist niedrig.
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2. Ein eine Brenneröffnung erreichender Wärmefluß ist groß.
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3. Ein A/C-Verhältnis des Kohlenstaub-Luftgemisches 09
liegt nahe bei 1; und
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4. eine Einblasgeschwindigkeit des
Kohlenstaub-Luftgemisches 09 ist niedrig.
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Kessel, die weitgehend den obigen Bedingungen genügen,
werden daher als günstig angesehen.
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Fig. 8 zeigt in graphischer Darstellung ein Beispiel
der Ergebnisse praktischer Messung der Verteilung eines
aus einem Ofeninnenraum 13 kommenden und eine Ofenwand
erreichenden Wärmeflusses bei einem tatsächlichen Kessel.
Fig. 9 zeigt in graphischer Darstellung ein Beispiel von
Ergebnissen von Experimenten, die im Zusammenhang mit der
Beziehung zwischen einer
Flammenausbreitungsgeschwindigkeit von Kohlenstaub und einem A/C-Verhältnis eines
Kohlenstaub-Luftgemisches durchgeführt wurden. Gemäß diesen
Darstellungen wird ein aus einem Ofeninnenraum 13 kommender
und die Ofenwand erreichender Wärmefluß im Mittelbereich
der Ofenwand am größten, und eine
Flammenausbreitungsgeschwindigkeit des Kohlenstaubs wird bei A/C 1 des
Kohlenstaub-Luftgemisches 09 am größten.
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Da Kohle mit niedrigem Anteil an flüchtigen
Bestandteilen und einem hohen Brennstoffverhältnis der oben unter
1. genannten Bedingung nicht genügt, ist es zweckmäßig,
den anderen Bedingungen 2. 3. und 4 zu genügen. Da jedoch
beim bekannten Brenner die Hauptbrennerkörper 02, wie in
Fig. 7 gezeigt, an den jeweiligen Eckbereichen des
Ofenhauptkörpers 01 angeordnet waren, ist ein den
Brennerabschnitt oder -bereich erreichender Wärmefluß, wie aus
Fig. 8 hervorgeht, gering. Bei Verwendung von Kohle, die
aufgrund eines niedrigen Anteils an flüchtigen
Bestandteilen eine schlechte Zündfähigkeit aufweist, ist es
andererseits nötig, die Zündfähigkeit dadurch zu
verbessern, daß das A/C-Verhältnis des dem Brennerhauptkörper
02 zugespeisten Kohlenstaub-Luftgemisches 09 nahe auf
1 eingestellt wird (vgl. Fig. 9); beim bisherigen Kessel
betrug jedoch das A/C-Verhältnis aufgrund von
Einschränkung im praktischen Einsatz der Kohlenmühle 07 im
allgemeinen 2 - 4, und es konnte nicht an 1 angenähert werden.
Obgleich ferner das Kohlenstaub-Luftgemisch 09 leicht
zündfähig wird, wenn seine Einblasgeschwindigkeit im
Hinblick auf die Beziehung zur
Flammenausbreitungsgeschwindigkeit verringert wird, wenn es im Fall des bekannten
Kessels waagerecht eingeblasen wird, sinkt der im
Kohlenstaub-Luftgemisch 09 enthaltene Kohlenstaub bei einer zu
niedrigen Einblasgeschwindigkeit herab (hang down) und
sammelt sich an der Brennstoffdüse 03 an; aus diesem
Grund kann die Einblasgeschwindigkeit nicht unter eine
vorbestimmte Größe verringert werden.
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Wie erwähnt, krankten die Kessel nach dem Stand der
Technik daran, daß Kohle eines niedrigen Gehalts an
flüchtigen Bestandteilen oder eines hohen
Brennstoffverhältnisses schwer zu entzünden war.
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II. Bezüglich der Verbrennung in einem Kessel ist es
bekannt, daß eine NOx-Entstehungsmenge einer Zuführmenge an
Zusatzluft 18 umgekehrt proportional ist. Beim bisherigen
Kesselsystem besteht jedoch ein Entzündungsproblem im Fall
von Kohle eines niedrigen Gehalts an flüchtigen
Bestandteilen oder eines hohen Brennstoffverhältnisses; die
Zuführmenge an Zusatzluft 18 kann daher nicht (wesentlich)
erhöht werden, was einer Senkung des NOx-Gehalts
zuwiderläuft.
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Aus der US-A-3 387 574 ist ein Kesselofen mit den
Merkmalen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt.
ABRISS DER ERFINDUNG
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Aufgabe dieser Erfindung ist damit die Schaffung eines
Verfahrens zum Betreiben eines Kessels unter Verwendung
von pulversisiertem, festem Brennstoff, bei dem die
Zündbarkeit oder Zündfähigkeit verbessert ist, auch
Brennstoff eines niedrigen Gehalts an flüchtigen Bestandteilen
und eines hohen Brennstoffverhältnisses verbrannt werden
kann und die NOx-Entstehungsmenge verringert ist.
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Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren zum
Verbrennen von pulverisiertem Brennstoff bzw. Staubbrennstoff
in einem Kessel(ofen) der Art, bei dem Staubbrennstoff in
einem vierkantzylindrischen (square barrel-shaped) Ofen
mit einer lotrechten Achse verbrannt wird, welcher in den
Mittelbereichen der jeweiligen Seiten in einem
waagerechten Querschnitt einer Ofenwand angeordnete Brenner
aufweist, wobei Staubbrennstoff-Luftgemische in bezug auf
eine waagerechte Achse schräg abwärts eingeblasen werden
und dem Ofen unterhalb dieser Brenner Luft zugespeist wird.
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Da die Brenner in den Mittelbereichen der jeweiligen
Seiten in einem waagerechten Querschnitt einer Ofenwand
angeordnet sind, nimmt eine von einer Brenneröffnung
aufgenommene Wärmemenge beträchtlich zu. Da zudem die Brenner
in bezug auf eine waagerechte Ebene schräg nach unten
geneigt gerichtet sind, kann eine Einblasgeschwindigkeit
eines Staubbrennstoff-Luftgemisches niedrig eingestellt
werden, und eine Verweilzeit von Verbrennungsgas in einer
Zone einer reduzierenden Atmosphäre ist verlängert. Da
zudem die Luft unterhalb der Brenner zugespeist wird, erfolgt
im Ofenbodenbereich eine gute Verbrennung.
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Die obige sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile
dieser Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung im
Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
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In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1 eine lotrechte Schnittansicht zur Veranschauli
chung eines ersten Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung,
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Fig. 2 und 3 Ansichten im waagerechten Schnitt längs der
Linien II-II bzw. III-III (in Fig. 1), in
Richtung der Pfeile gesehen,
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Fig. 4 eine lotrechte Schnittansicht zur
Veranschaulichung eines zweiten Ausführungsbeispiels dieser
Erfindung,
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Fig. 5 eine Ansicht im waagerechten Schnitt längs der
Linie V-V in Fig. 4, in Richtung der Pfeile
gesehen,
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Fig. 6 eine lotrechte Schnittansicht zur
Veranschaulichung eines Beispiels eines Kesselofens nach dem
Stand der Technik, welcher Staubkohle als
Brennstoff verwendet,
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Fig. 7 eine Ansicht im waagerechten Schnitt längs der
Linie VII-VII in Fig. 6, in Richtung der Pfeile
gesehen,
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Fig. 8 eine graphische Darstellung eines Beispiels von
Ergebnissen von bei einem tatsächlichen Kessel
vorgenommenen Messungen des von einem
Ofeninnenraum zu einer Wandfläche reichenden Wärmeflusses,
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Fig. 9 eine graphische Darstellung eines Beispiels von
Ergebnissen eines Versuchs, der bezüglich einer
Beziehung zwischen einer
Flammenausbreitungsgeschwindigkeit von Staubkohle und einem Luft/Kohle-
Mischungsverhältnis eines Staubkohle-Luftgemisches
durchgeführt wurde, und
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Fig. 10 eine graphische Darstellung eines Beispiels von
Ergebnissen praktischer Messungen einer Beziehung
zwischen einer Verweilzeit von Verbrennungsgas
im Bereich vom Zentrum des Brennerhauptkörpers
zu einem Zusatzluftdüsenbereich und einer NOx-
Konzentration am Auslaß des Ofens.
25 BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG:
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Im folgenden ist die vorliegende Erfindung in
Verbindung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, im einzelnen
beschrieben. Zur Vermeidung überflüssiger Beschreibung sind in
diesen Figuren jeweils Bauteile oder -elemente, die denen
beim bisherigen, vorher anhand der Fig. 6 und 7
beschriebenen Kessel ähnlich sind, mit den gleichen Bezugsziffern
wie vorher bezeichnet und daher nicht mehr im einzelnen
erläutert. Als in den Fig. 1 bis 3 neue hinzugefügte
Bezugsziffern bezeichnen die Ziffer 20 Staubkohlescheider,
die Ziffer 21 Düsen für dickes (fettes)
Staubkohle-Luftgemisch, die Ziffer 22 Düsen für dünnes (mageres) Staubkohle-
Luftgemisch, die Ziffer 23 Transportrohre für dicke
Staubkohle, die Ziffer 24 Transportrohre für dünne Staubkohle,
die Ziffer 25 ein dickes Staubkohle-Luftgemisch, die
Ziffer 26 ein dünnes Staubkohle-Luftgemisch, die Ziffer
27 Unterluftdüsen, die Ziffer 28 Unterluftleitungen und
die Ziffer 29 eine Unterluft.
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Die einer Kohlenmühle 07 zugeführte Kohle 11 wird fein
vermahlen (pulverisiert) und mit gleichzeitig zugeführter
Förderluft (Heißluft) 12 zur Bildung eines
Staubkohle-Luftgemisches 09 (A/C = 2 - 4) vermischt; das Gemisch 09
wird den Staubkohlescheidern 20 über die
Staubkohletransportrohre 05 zugeführt. Sodann wird es in ein dickes (fettes)
Staubkohle-Luftgemisch 25 (A/C 0,5 - 1,5) und ein dünnes
(mageres) Staubkohle-Luftgemisch 26 (A/C 5 - 20) getrennt,
und diese Gemische werden jeweils über die Transportrohre
23 für dicke Staubkohle bzw. die Transportrohre 24 für
dünne Staubkohle entsprechenden, in Brennerhauptkörper 02
eingebauten Staubkohle-Luftgemisch-Düsen 21 bzw. 22
zugeführt.
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Gemäß Fig. 2 sind die genannten Brennerhauptkörper 02
jeweils in den Mittelbereichen je einer der vier Seiten
in einem waagerechten Querschnitt der Ofenwand des
vierkantzylindrischen Ofenhauptkörpers 01 angeordnet. Dieser
Brennerhauptkörper 02 ist in mehrere Kammern unterteilt,
von denen jede aus den Düsen 21 und 22 für sowohl dickes
als auch dünnes Staubkohle-Luftgemisch und einer
Hauptbrennerluftdüse 04 besteht. Die Düsen 21 und 22 für dickes
bzw. dünnes Staubkohle-Luftgemisch sind grundsätzlich in
der Reihenfolge dünn - dick T dick - dünn T dünn - dick
T dick - dünn von der Unterseite her oder im Gegensatz
in der Reihenfolge dick - dünn T dünn - dick T dick
- dünn T dünn - dick von der Unterseite her angeordnet;
in gewissen Fällen können sie jedoch auch in der
Reihenfolge dick - dünn T dick - dünn T dick - dünn (oder in
der entgegengesetzten Reihenfolge) angeordnet bzw.
eingebaut sein. Diese mehreren Düsen 21 und 22 für dickes bzw.
dünnes Staubkohle-Luftgemisch sind sämtlich so eingebaut,
daß sie gegenüber einer waagerechten Ebene um 5 bis 45º
abwärts geneigt sind; diese Düsen blasen die ihnen
Zugeschickten dicken bzw. dünnen Staubkohle-Luftgemische 25
bzw. 26 in den Ofeninnenraum 13 ein.
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Andererseits wird durch ein Gebläse 08 über
Verbrennungsluftleitungen 06 Verbrennungsluft 10 zugespeist, die
in Hauptbrennerluft 17, Zusatzluft 18 und Unterluft
(Unterblasluft) 29 verzweigt wird. Die Hauptbrennerluft 17 wird
in den Ofeninnenraum 13 über die Hauptbrennerluftdüsen 04,
die in den jeweiligen Brennerhauptkörper 02 eingebaut sind,
sowie über den Umfangsraum beider Düsen 21 und 22 für
dickes bzw. dünnes Staubkohle-Luftgemisch eingeblasen.
Die Unterluft 29 wird über die Unterluftleitungen 28
Zugespeist und in den Ofeninnenraum 13 über die
Unterluftdüsen 27 eingeblasen, die getrennt unterhalb der
Brennerhauptkörper 02 vorgesehen sind. Gemäß Fig. 3 sind die
Unterluftdüsen 27 jeweils in den Mittelbereichen je einer der
vier Seiten in einem waagerechten Querschnitt der
Ofenwand so angeordnet, daß ihre Achsen in der gleichen
lotrechten Ebene wie die Achsen der betreffenden
Brennerhauptkörper 02 liegen. Die Gesamtmenge an Verbrennungsluft,
Hauptbrennerluft 17 und Unterluft 29 ist kleiner
eingestellt als eine Menge oder Größe entsprechend einem
stöchiometrischen Verhältnis bezüglich der Menge an
Staubkohle, die über die Düsen 21 und 22 für dickes bzw. dünnes
Staubkohle-Luftgemisch, welche in die Brennerhauptkörper
02 eingebaut sind, eingeblasen wird, wobei der Rest der
für vollständige Verbrennung erforderlichen Luft dem
Ofeninnenraum 13 über die Zusatzluftdüsen 19 als Zusatzluft 18
zugeführt wird.
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Das in den Ofeninnenraum 13 eingeblasende dicke
Staubkohle-Luftgemisch 25 wird zur Bildung von Staubkohleflammen
14 durch eine nicht dargestellte Zündeinheit entzündet.
Da das dicke Staubkohle-Luftgemisch 25, wie erwähnt, ein
Mischungsverhältnis A/C 0,5 - 1,5 aufweist, ist die
Zündung gut, so daß stabile Flammen erzeugt werden können.
Während durch das gleichzeitig in den Ofeninnenraum 13
eingeblasene dünne Staubkohle-Luftgemisch 26 Flammen
schwierig erhalten werden können und dieses Gemisch selbst
keine Flammen zu erzeugen vermag, weil es ein
Mischungsverhältnis A/C » 1 aufweist und seine
Staubkohlekonzentration gering (thin) ist, kann es fortlaufend mittels der
ihm angrenzend erzeugten Flammen des dicken
Staubkohle-Luftgemisches 25 verbrannt werden.
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Da ferner beim dargestellten Beispiel die
Brennerhauptkörper 02 jeweils in den Mittelbereichen jeweils einer
der vier Seiten der Ofenwand angeordnet sind, wo die
Wärmeflüsse aus dem Ofeninnenraum 13 auf dem gleichen
waagerechten Querschnitt der Ofenwand am größten sind, ist eine
Wärmeaufnahmemenge an der Brenneröffnung bei der
Verbrennung im Vergleich zum herkömmlichen Kessel beträchtlich
vergrößert, so daß die Zündfähigkeit verbessert ist.
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Im Hinblick auf die Beziehung zu einer
Flammenausbreitungsgeschwindigkeit wird im allgemeinen die
Zündfähigkeit mit abnehmender Einblasgeschwindigkeit des dicken
Staubkohle-Luftgemisches 25 verbessert; da bei diesem
Ausführungsbeispiel der Erfindung die Düsen 21 für das
dicke Staubkohle-Luftgemisch nach unten geneigt
angeordnet sind, wird ein Ablagern und Ansammeln von Staubkohle
an oder auf den Düsen 21 für Staubkohle-Luftgemisch
verhindert, so daß die Einblasgeschwindigkeit niedriger
eingestellt sein kann als beim Kessel nach dem Stand der
Technik und demzufolge die Zündfähigkeit weiter verbessert
sein kann.
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Fig. 10 zeigt in graphischer Darstellung die
von bei einem tatsächlichen System durchgeführten
praktischen Messungen bezüglich der Beziehungen zwischen einer
Verbrennungsgasverweilzeit in dem Bereich vom Zentrum des
Brennerhauptkörpers 02 bis zum Bereich der
Zusatzluftdüse 19 und einer NOx-Konzentration am Auslaß des Ofens.
In dieser graphischen Darstellung ist als
NOx-Konzentrationsgröße für den Fall einer Verweilzeit von 0 eine NOx-
Konzentrationsgröße für den Fall, daß die Zusatzluft nicht
zugespeist wird, aufgetragen. Aus dieser Figur geht
hervor, daß durch geringfügige Verlängerung der Verweilzeit
eine NOx-Konzentration stark verringert wird. Da die
Gesamtmenge an Luft, die über die Brennerhauptkörper 02 und
die Unterluftdüsen 27 zugeführt wird, kleiner ist als die
Menge entsprechend einem stöchiometrischen Verhältnis
in bezug auf die Menge der über die Brennerhauptkörper
02 zugespeisten Staubkohle herrscht in dem unter dem
Bereich der Zusatzluftdüsen 19 befindlichen Ofeninnenraum
13 eine reduzierende Atmosphäre, in welcher das bei
Verbrennung von Staubkchle entstehende NOx reduziert ist,
während Zwischenpropdukte, wie NH&sub3;, HCN und dgl.,
entstehen. Die NOx-Menge am Auslaß des Ofens wird durch das
Ausmaß oder die Größe dieser Reduktionsreaktion bestimmt.
Wenn die Verweilzeit lang ist, verlängert sich auch eine
Reduktionsreaktionszeit, so daß dementsprechend die NOx-
Menge abnimmt. Da bei diesem Ausführungsbeispiel der
Erfindung die Staubkohle-Luftgemische 25 und 26 schräg nach
unten eingeblasen werden, wird nicht nur die Zündfähigkeit,
wie oben beschrieben, verbessert, sondern auch eine
Verweilzeit im Ofeninnenraum 13 für das Verbrennungsgas lang,
was die Wirkung einer Verringerung der NOx-Menge
gewährleistet.
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Wenn die Staubkohle-Luftgemische 25 und 26 schräg
abwärts in den unter einer reduzierenden Atmosphäre gehaltenen
Ofeninnenraum 13 eingeblasen werden, ergeben sich jedoch
die folgenden Probleme:
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1) Obgleich die Staubkohle-Luftgemische 25 und 26, die
über die Düsen 21 bzw. 22 für dickes bzw. dünnes
Staubkohle-Luftgemisch eingeblasen werden, in der untersten
Höhenlage Staubkohleflammen 14 erzeugen (würden), fällt
deshalb, weil am Boden des Ofens eine reduzierende
Atmosphäre vorhanden ist und eine Wärmebelastung gering ist,
das Verbrennungsprodukt unter dem Zustand von Holzkohle
(hauptsächlich ein fester Kohlenstoffbestandteil) zum Boden
des Ofens, wobei die Verbrennung nicht zufriedenstellend
abläuft, und es fällt sodann durch nicht dargestellte
Ascheaustragöffnungen in das Wasser in einem weiter unten
angeordneten, ebenfalls nicht dargestellten Klinker, um
dabei das Klinkerwasser zu einer schwarzen Färbung zu
verunreinigen.
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2) Da unter bzw. in einer reduzierenden Atmosphäre ein
Schmelzpunkt von Asche im Vergleich zum Fall einer
oxidierenden Atmosphäre herabgesetzt ist (was an sich bekannt
ist), wird die Schlackebildung (slagging) erheblich; dabei
besteht dann die Gefahr dafür, daß sich die
Ascheaustragöffnungen am Boden des Ofens zusetzen.
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3) Am Bodenabschnitt des Ofens kann leicht reduzierende
Korrosion auftreten.
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Als Gegenmaßnahme für die genannten Probleme sind bei
diesem Beispiel Unterluftdüsen 27 unterhalb der
Brennerhauptkörper 02 getrennt von letzteren in den gleichen
lotrechten Ebenen wie die Achsen der Brennerhauptkörper 02
angeordnet. Da die Verbrennung der über die betreffenden
Düsen 21 und 22 eingeblasenen dicken bzw. dünnen
Staubkohle-Luftgemische 25 bzw. 26 in der untersten Höhenlage
durch die über diese Unterluftdüsen 27 zugespeiste
Unterluft 29 begünstigt wird und unterhalb der
Brennerhauptkörper 02 im Ofeninnenraum 13 eine oxidierende Atmosphäre
aufrechterhalten wird, können eine Verunreinigung des
Klinkerwassers, ein Verstopfen oder Zusetzen der
Ascheaustragöffnungen am bzw. im Boden des Ofens, reduzierende
Korrosion des Bodenabschnittes des Ofens und dgl.
verhindert werden. Demzufolge kann der Winkel der Abwärtsneigung
der Düsen 21 und 22 für dickes bzw. dünnes Staubkohle-
Luftgemisch groß gewählt werden, so daß eine Verweilzeit
des Verbrennungsgases im Ofeninnenraum 13 im Bereich von
den Brennerhauptkörpern 02 bis zum Bereich der
Zusatzluftdüsen 19 um eine entsprechende Größe verlängert und die
Wirkung der Verringerung der NOx-Menge verbessert wird.
Es ist darauf hinzuweisen, daß im Ofeninnenraum 13
unterhalb des Bereichs der Zusatzluftdüsen 19 insgesamt eine
reduzierende Atmosphäre aufrechterhalten wird.
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Im folgenden ist ein zweites Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung anhand der Fig. 4 und 5
beschrieben, die eine lotrechte Schnittansicht bzw. einen
waagerechten Querschnitt längs der Linie V-V in Fig. 4 zeigen.
In diesen Figuren sind ebenfalls Bauelemente, die denen
bei der beschriebenen ersten Ausführungsform ähnlich sind,
mit den gleichen Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und
vorliegend nicht mehr im einzelnen beschrieben.
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Bei diesem zweiten Beispiel sind im Gegensatz zum
oben beschriebenen ersten Beispiel keine Staubkohlescheider
20 in Staubkohletransportrohren 05 an einem Einlaßabschnitt
der Brennerhauptkörper 20 vorgesehen. Infolgedessen sind
die Unterscheidung der Transportrohre 23 für dicke
Staubkohle von den Transportrohren 24 für dünne Staubkohle sowie
die Unterscheidung zwischen den jeweiligen Düsen 21 und 22
für dickes bzw. dünnes Staubkohle-Luftgemisch nicht
gegeben; jedes Staubkohle-Lufttransportrohr 05 ist dabei
unmittelbar mit einer Art von im Brennerhauptkörper 02
vorgesehenen Staubkohle-Luftgemischdüsen 03 verbunden. Die
sonstige Ausgestaltung ist ziemlich ähnlich wie beim
oben beschriebenen ersten Beispiel.
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Bei diesem Beispiel sind die Brennerhauptkörper 02
ebenfalls in den jeweiligen Mittelbereichen der vier
Seiten in einem waagerechten Querschnitt der Ofenwand
angeordnet, wo der vom Ofeninnenraum 13 reichende oder
ausgehende Wärmefluß, ähnlich wie beim ersten
Ausführungsbeispiel, am größten ist oder wird; die Anordnung
ist dabei so getroffen, daß bei der Verbrennung eine
Wärmeaufnahmemenge an einer Brenneröffnung im Vergleich
zum herkömmlichen Brenner deutlich vergrößert ist.
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Da bei diesem Beispiel der Staubkohlescheider nicht
vorgesehen ist, liegt das A/C-Verhältnis des in den
Ofeninnenraum 13 eingeblasenen Staubkohle-Luftgemisches 09
normalerweise bei 2 - 4, was im Vergleich zum
A/C-Verhältnis des dicken Staubkohle-Luftgemisches beim ersten
Beispiel einen hohen Wert darstellt. Infolgedessen bestehen
Bedenken bezüglich der Zündfähigkeit im Fall von Kohle
eines niedrigen Gehalts an flüchtigen Bestandteilen und
eines hohen Brennstoffverhältnisses; da jedoch eine
Einblasgeschwindigkeit des Staubkohle-Luftgemisches 09 niedrig
sein kann, und wegen einer Größe der Aufnahmewärme an der
Brenneröffnung aufgrund der Abwärtsneigung (5 - 45º) der
Staubkohle-Luftgemischdüsen 03, besitzt jedoch der
Kesselofen im Vergleich zu demjenigen nach dem Stand der Technik
eine außerordentlich verbesserte Zündfähigkeit oder
Zündbarkeit. Bezüglich anderer Betriebscharakteristika ist
dieses abgewandelte Beispiel dem oben beschriebenen ersten
Beispiel ähnlich, so daß nahezu die gleichen Vorteile wie
beim ersten Beispiel erzielt werden.
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Wie aus der vorstehenden genauen Beschreibung der
Ausführungsbeispiele hervorgeht, werden erfindungsgemäß die
folgenden Vorteile erzielt:
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1. Da die Brenner an den Mittelbereichen der jeweiligen
Seiten in einem waagerechten Querschnitt der Ofenwand
angeordnet sind, wo ein vom Ofeninnenraum ausgehender (die
Brenner erreichender) Wärmefluß am größten ist, wird
die Wärmeaufnahmemenge an der Brenneröffnung beträchtlich
vergrößert, so daß die Zündfähigkeit oder Zündbarkeit
verbessert ist.
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2. Da die Brennstoffdüsen (Brennstoff-Luftgemischdüsen)
abwärts geneigt angeordnet sind, kann eine
Einblasgeschwindigkeit eines Staubkohle-Luftgemisches im Vergleich zum
Stand der Technik niedrig eingestellt sein oder werden,
so daß auch ein Brennstoff eines niedrigen Gehalts an
flüchtigen Bestandteilen und eines hohen
Brennstoffverhältnisses, der bisher schwierig zu entzünden war,
einwandfrei verbrannt werden kann.
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3. Als Ergebnis der Abwärtsneigung der Brennstoffdüsen
ist oder wird die Verweilzeit des Verbrennungsgases in
einer reduzierenden Atmosphäre innerhalb des Ofens lang,
so daß im Ofen effektiv die NOx-Menge verringert werden
kann.
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4. Dank der Zuspeisung von Unterluft wird die
Verbrennung am bzw. im unteren Abschnitt des Ofens gut, und es
wird in diesem Bereich eine oxidierende Atmosphäre
erzeugt, so daß eine Verunreinigung von Klinkerwasser nicht
auftritt und auch eine Schlammbildung gemildert wird.
Infolgedessen wird die Gefahr für ein Zusetzen des Ofenbodens
vermieden, während auch reduzierende Korrosion am Ofenboden
gemildert oder verringert sein kann.