DE69009686T2 - Verbrennungsverfahren. - Google Patents

Verbrennungsverfahren.

Info

Publication number
DE69009686T2
DE69009686T2 DE69009686T DE69009686T DE69009686T2 DE 69009686 T2 DE69009686 T2 DE 69009686T2 DE 69009686 T DE69009686 T DE 69009686T DE 69009686 T DE69009686 T DE 69009686T DE 69009686 T2 DE69009686 T2 DE 69009686T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
air
coal
nozzles
pulverized coal
furnace
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69009686T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69009686D1 (de
Inventor
Fumiya Nakashima
Masaharu Oguri
Kimishiro Tokuda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=17873615&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE69009686(T2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Publication of DE69009686D1 publication Critical patent/DE69009686D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69009686T2 publication Critical patent/DE69009686T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/02Disposition of air supply not passing through burner
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/05081Disposition of burners relative to each other creating specific heat patterns

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Description

    Gebiet der Erfindung:
  • 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:
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Im folgenden sollen die bei den bekannten Kesseln bestehenden Probleme betrachtet werden.
  • I. Im allgemeinen ist die Zündbarkeit (Zündfähigkeit) der Kohlenstaubflammen 14 verbessert, wenn die folgende(n) Bedingung(en) erfüllt ist (sind):
  • 1. Ein Anteil an flüchtigen Bestandteilen im Kohlenstaub ist hoch, und ein Brennstoffverhältnis (fester Kohlenstoff/flüchtige Bestandteile) ist niedrig.
  • 2. Ein eine Brenneröffnung erreichender Wärmefluß ist groß.
  • 3. Ein A/C-Verhältnis des Kohlenstaub-Luftgemisches 09 liegt nahe bei 1; und
  • 4. eine Einblasgeschwindigkeit des Kohlenstaub-Luftgemisches 09 ist niedrig.
  • Kessel, die weitgehend den obigen Bedingungen genügen, werden daher als günstig angesehen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Aus der US-A-3 387 574 ist ein Kesselofen mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt.
  • ABRISS DER ERFINDUNG
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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:
  • In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
  • Fig. 1 eine lotrechte Schnittansicht zur Veranschauli chung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
  • Fig. 2 und 3 Ansichten im waagerechten Schnitt längs der Linien II-II bzw. III-III (in Fig. 1), in Richtung der Pfeile gesehen,
  • Fig. 4 eine lotrechte Schnittansicht zur Veranschaulichung eines zweiten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung,
  • Fig. 5 eine Ansicht im waagerechten Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4, in Richtung der Pfeile gesehen,
  • Fig. 6 eine lotrechte Schnittansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels eines Kesselofens nach dem Stand der Technik, welcher Staubkohle als Brennstoff verwendet,
  • Fig. 7 eine Ansicht im waagerechten Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6, in Richtung der Pfeile gesehen,
  • 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,
  • 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
  • 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:
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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:
  • 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.
  • 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.
  • 3) Am Bodenabschnitt des Ofens kann leicht reduzierende Korrosion auftreten.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Wie aus der vorstehenden genauen Beschreibung der Ausführungsbeispiele hervorgeht, werden erfindungsgemäß die folgenden Vorteile erzielt:
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (6)

1. Verfahren zum Verbrennen von pulverisiertem Brennstoff bzw. Staubbrennstoff in einem vierkantzylindrischen Ofen mit einer lotrechten Achse, wobei Hauptbrenner an den Mittelbereichen jeweiliger Seiten in einem waagerechten Querschnitt einer Ofenwand angeordnet sind und wobei Staubbrennstoff-Luftgemische von den Hauptbrennern über Düsen in einer abwärts geneigten Richtung gegenüber einer waagerechten Ebene eingeblasen werden und unterhalb der Brenner Luft in den Ofen eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß
die Gesamtmenge an Hauptbrennerluft und der Unter(blas)luft kleiner eingestellt wird als die Menge entsprechend einem stöchiometrischen Verhältnis in bezug auf die über die Staubkohle-Luftgemischdüsen eingeblasene Menge an Staubkohle und der Rest der für vollständige Verbrennung nötigen Luft dem Ofeninnenraum über Zusatzluftdüsen, die oberhalb der Hauptbrenner angeordnet sind, zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Staubbrennstoff-Luftgemische in ein kohlereiches Staubkohle-Luftgemisch und ein kohlearmes Staubkohle-Luftgemisch aufgetrennt werden, welche dann den betreffenden Staubkohle-Luftgemischdüsen in den Brennerhauptkörpern zugeschickt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das kohlereiche Staubkohle-Luftgemisch ein Mischungsverhältnis von Förderluft/Staubkohle von 0,5 - 1,5 und das kohlearme Staubkohle- Luftgemisch ein Mischungsverhältnis von Förderluft/Staubkohle von 5 - 20 aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Hauptbrennerluft in den Ofeninnenraum über Hauptbrennerluftdüsen eingeblasen wird, die in mehreren Kammern zusammen mit den Düsen für kohlereiches und kohlearmes Staubkohle-Luftgemisch vorgesehen sind.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Unterluft über Unterluftdüsen von den jeweiligen Mittelbereichen von vier Seiten in einem waagerechten Querschnitt einer Ofenwand her in Richtungen, die in den gleichen lotrechten Ebenen wie die Achsen der betreffenden Brenner liegen können, eingeblasen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Staubkohle- Luftgemisch über die Staubkohle-Luftgemischdüsen in einer zwischen 5º und 45º gegenüber der waagerechten Ebene abwärts geneigten Richtung eingeblasen wird.
DE69009686T 1989-11-20 1990-11-05 Verbrennungsverfahren. Expired - Fee Related DE69009686T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1299517A JP2540636B2 (ja) 1989-11-20 1989-11-20 ボイラ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69009686D1 DE69009686D1 (de) 1994-07-14
DE69009686T2 true DE69009686T2 (de) 1994-11-24

Family

ID=17873615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69009686T Expired - Fee Related DE69009686T2 (de) 1989-11-20 1990-11-05 Verbrennungsverfahren.

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5429060A (de)
EP (1) EP0428932B1 (de)
JP (1) JP2540636B2 (de)
CN (1) CN1017919B (de)
CA (1) CA2029950C (de)
DE (1) DE69009686T2 (de)
FI (1) FI96358C (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2679980B1 (fr) * 1991-08-02 1997-11-14 Stein Industrie Dispositif de chauffe pour les chaudieres a charbon pulverise utilisant la chauffe tangentielle dans le but de reduire les emissions d'oxydes d'azote.
CN1088507C (zh) * 1995-08-03 2002-07-31 三菱重工业株式会社 粉末状燃料燃烧装置
US5809913A (en) * 1996-10-15 1998-09-22 Cinergy Technology, Inc. Corrosion protection for utility boiler side walls
US5899172A (en) * 1997-04-14 1999-05-04 Combustion Engineering, Inc. Separated overfire air injection for dual-chambered furnaces
DE19749431C1 (de) * 1997-11-08 1999-03-18 Steinmueller Gmbh L & C Verfahren zum Verbrennen von Brennstoffstaub in einer Tangentialfeuerung und Tangentialfeuerung zur Durchführung des Verfahrens
AT406901B (de) 1998-04-17 2000-10-25 Andritz Patentverwaltung Verfahren und vorrichtung zur verbrennung von partikelförmigen feststoffen
JP2000065305A (ja) 1998-08-20 2000-03-03 Hitachi Ltd 貫流型ボイラ
DE19939672B4 (de) * 1999-08-20 2005-08-25 Alstom Power Boiler Gmbh Feuerungssystem sowie Verfahren zur Wärmeerzeugung durch Verbrennung
US6659026B1 (en) * 2002-01-30 2003-12-09 Aep Emtech Llc Control system for reducing NOx emissions from a multiple-intertube pulverized-coal burner using true delivery pipe fuel flow measurement
CN100451447C (zh) * 2006-11-30 2009-01-14 上海交通大学 无烟煤燃烧方法
US20080156236A1 (en) * 2006-12-20 2008-07-03 Osamu Ito Pulverized coal combustion boiler
JP5022248B2 (ja) * 2008-01-23 2012-09-12 三菱重工業株式会社 ボイラ構造
JP5271680B2 (ja) * 2008-12-05 2013-08-21 三菱重工業株式会社 旋回燃焼ボイラ
CN101526212B (zh) * 2009-04-15 2011-02-16 中冶葫芦岛有色金属集团有限公司 一种用于燃烧低热值煤气的装置
JP6057784B2 (ja) * 2013-03-07 2017-01-11 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ボイラ
GB2513389A (en) 2013-04-25 2014-10-29 Rjm Corp Ec Ltd Nozzle for power station burner and method for the use thereof
GB201317795D0 (en) * 2013-10-08 2013-11-20 Rjm Corp Ec Ltd Air injection systems for combustion chambers
EP3469258A4 (de) * 2016-06-08 2020-01-15 Fortum OYJ Verfahren zum verbrennen von brennstoff und kessel

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB686130A (en) * 1950-01-02 1953-01-21 Walther & Cie Ag Improvements in and relating to pulverised-fuel-fired steam boilers
GB697840A (en) * 1951-04-12 1953-09-30 Babcock & Wilcox Ltd Improvements in or relating to pulverised fuel furnaces
US3387574A (en) * 1966-11-14 1968-06-11 Combustion Eng System for pneumatically transporting high-moisture fuels such as bagasse and bark and an included furnace for drying and burning those fuels in suspension under high turbulence
US4150631A (en) * 1977-12-27 1979-04-24 Combustion Engineering, Inc. Coal fired furance
US4434727A (en) * 1979-04-13 1984-03-06 Combustion Engineering, Inc. Method for low load operation of a coal-fired furnace
US4274343A (en) * 1979-04-13 1981-06-23 Combustion Engineering, Inc. Low load coal nozzle
US4294178A (en) * 1979-07-12 1981-10-13 Combustion Engineering, Inc. Tangential firing system
GB2076135B (en) * 1980-04-22 1984-04-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Pulverized fuel firing apparatus
US4569311A (en) * 1981-09-24 1986-02-11 Combustion Engineering, Inc. Method of firing a pulverized coal-fired furnace
US4438709A (en) * 1982-09-27 1984-03-27 Combustion Engineering, Inc. System and method for firing coal having a significant mineral content
JPS5960107A (ja) * 1982-09-30 1984-04-06 Babcock Hitachi Kk 低NOx燃焼装置
US4480559A (en) * 1983-01-07 1984-11-06 Combustion Engineering, Inc. Coal and char burner
US4425855A (en) * 1983-03-04 1984-01-17 Combustion Engineering, Inc. Secondary air control damper arrangement
US4570551A (en) * 1984-03-09 1986-02-18 International Coal Refining Company Firing of pulverized solvent refined coal
JPS61291807A (ja) * 1985-06-20 1986-12-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ボイラ
EP0225157A3 (de) * 1985-11-26 1987-09-30 International Combustion Australia Limited Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung des NOx-Gehaltes in Kohlenofenabgasen
US4715301A (en) * 1986-03-24 1987-12-29 Combustion Engineering, Inc. Low excess air tangential firing system
CA1273248A (en) * 1986-03-24 1990-08-28 Joseph David Bianca Low excess air tangential firing system
JP2813361B2 (ja) * 1989-03-03 1998-10-22 三菱重工業株式会社 微粉炭燃焼方法
JPH0356011U (de) * 1989-10-03 1991-05-29
US5195450A (en) * 1990-10-31 1993-03-23 Combustion Engineering, Inc. Advanced overfire air system for NOx control

Also Published As

Publication number Publication date
US5429060A (en) 1995-07-04
FI905615A0 (fi) 1990-11-13
FI96358C (fi) 1996-06-10
CN1017919B (zh) 1992-08-19
EP0428932A2 (de) 1991-05-29
EP0428932B1 (de) 1994-06-08
DE69009686D1 (de) 1994-07-14
CA2029950C (en) 1996-04-16
FI905615A (fi) 1991-05-21
JP2540636B2 (ja) 1996-10-09
FI96358B (fi) 1996-02-29
EP0428932A3 (en) 1991-10-09
CN1051970A (zh) 1991-06-05
CA2029950A1 (en) 1991-05-21
JPH03160202A (ja) 1991-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69009686T2 (de) Verbrennungsverfahren.
DE69018916T2 (de) Feuerungssystem für Kesselbrennkammer.
DE2731562C2 (de) Brenner für flüssige und/oder gasförmige Brennstoffe
DE69923797T2 (de) Verfahren zum betrieb eines tangentialen feuerungssystems
DE3327597C2 (de)
DE69107857T2 (de) Feuerungssystem mit mehrfachbrennern und mit tangentialer luftzufuhr konzentrisch zum zentralteil des feuerraumes.
DE3306483C2 (de)
EP0111874B1 (de) Einrichtung zum Verbrennen insbesondere von reaktionsträgem Kohlenstaub
DE60102991T2 (de) Brenner mit geringen NOx Emissionen und Verfahren zum Verbrennen von flüssigen und gasförmigen Brennstoffen
DE69612688T2 (de) Düse einer Lanze zur Sauerstoffzufuhr
DE69203023T2 (de) Brenner für einen Drehrohrofen.
DE69225555T2 (de) Verbrennungsverfahren mit Rückführung und Pfropfenströmung
EP0374423A2 (de) Atmosphärischer Brenner
EP0114062A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Verbrennen fester Brennstoffe, insbesondere Kohle, Torf oder dergleichen, in pulverisierter Form
DE2306537A1 (de) Verminderung der bildung von no tief x bei der verbrennung von brennstoffen
DE3116376C2 (de)
DE3406200A1 (de) Dampferzeuger mit einer stationaeren wirbelschichtfeuerung
DE3308927A1 (de) Verfahren zur bindung von in rauchgasen enthaltenen gasfoermigen schadstoffen
DE3502788C2 (de)
DE2534438B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Brennen von pulverförmigem Zementrohmehl
DE3939197C2 (de)
DE69614379T2 (de) NOx-Verminderung in einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht
DE3346536C2 (de) Vorbrenner für Zementrohmehl
DE60022298T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Verbrennung in einer zirkulierenden Wirbelschichtanlage
DE3410945A1 (de) Verfahren zur verminderung der no(pfeil abwaerts)x(pfeil abwaerts)-bildung in mit kohlenstaub betriebenen feuerungsanlagen, insbesondere schmelzkammerfeuerungen, und feuerungsanlage zur durchfuehrung des verfahrens

Legal Events

Date Code Title Description
8363 Opposition against the patent
8365 Fully valid after opposition proceedings
8339 Ceased/non-payment of the annual fee