DE10100331B4

DE10100331B4 - Mühleneinrichtung und -Verfahren sowie Feuerungseinrichtung

Info

Publication number: DE10100331B4
Application number: DE2001100331
Authority: DE
Inventors: Peter Stegelitz
Original assignee: Alstom Power Boiler GmbH
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2001-01-05
Filing date: 2001-01-05
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2021-01-06
Also published as: DE10100331A1

Abstract

Mühleneinrichtung (7) zur Erzeugung eines zerkleinerten Produkts, insbesondere zur Erzeugung von Kohlenstaub in einem Mahltrocknungsverfahren,
mit einer Mühle, die an einen Rauchgaskanal (18) angeschlossen ist und an ihrem Ausgang (32) das zerkleinerte Produkt abgibt,
mit wenigstens einer Temperierungsmittel-Zuleitungseinrichtung (21) zur Einleitung von Temperierungsmittel in den Rauchgaskanal (18),
mit einer Temperierungsmittel-Temperaturmesseinrichtung (37) zur Erfassung der Temperatur des dem Rauchgas beigemischten Temperierungsmittels,
mit einer Temperierungsmittel-Durchflussmesseinrichtung (38) zur Erfassung der Größe des beigemischten Temperierungsmittelstroms,
mit einer ersten Rauchgas-Temperaturmesseinrichtung (35) zur Erfassung der Temperatur der in den Rauchgaskanal (18) gelangenden Rauchgase,
mit einer zweiten Rauchgas-Temperaturmesseinrichtung (36) zur Erfassung der Temperatur der in dem Rauchgaskanal (18) erzeugten Mischung aus Rauchgas und Temperierungsmittel,
mit einer Auswerteeinrichtung (43), die an die Temperierungsmittel-Temperaturmesseinrichtung (37), die Temperierungsmittel-Durchflussmesseinrichtung (38) und die Rauchgas-Temperaturmesseinrichtungen (35, 36) angeschlossen ist, um den Rauchgasmassenstrom (m °_R) zu bestimmen.

Description

Die Erfindung betrifft gemäß Anspruch 1 eine Mühleneinrichtung zur Erzeugung eines zerkleinerten Produkts, gemäß Anspruch 10 eine Feuerungseinrichtung für einen Dampferzeuger und gemäß Anspruch 11 ein Verfahren zur Erzeugung von Kohlenstaub in einem Mahltrocknungsverfahren.

Kohlebefeuerte Großdampferzeuger werden heute in der Regel mit Kohlenstaub beschickt, der in der Nähe des Dampferzeugers mit Kohlemühlen erzeugt wird. Als Kohlenmühlen sind z.B. sogenannte Schlagradmühlen bekannt, die ein Schlagrad mit radial angeordneten Schaufeln aufweisen. Das Schlagrad wird drehend angetrieben, wobei es wie ein Radialgebläse wirkt. Auf seiner Saugseite wird es mit einem Gemisch aus stückiger Kohle und Rauchgasen beaufschlagt. Durch Prallvorgänge von Kohle mit Schlagplatten wird die Kohle zekleinert und mit den Rauchgas- Brüdengemisch aus dar Schlagradmühle ausgetragen.

Die aus dem Dampferzeuger abgesaugten Rauchgase weisen eine hohe Temperatur und einen geringen Sauerstoffgehalt auf. Sie dienen als Trägergas für den erzeugten Kohlenstaub und zur Trocknung der Kohle.

Für eine präzise Regelung oder Steuerung des Betriebs der Schlagradmühle ist es erforderlich, die der Mühle zugeführten Stoffströme mengenmäßig und mit den dazu gehörenden Temperaturen genau zu erfassen.

Aus Festigkeitsgründen der Konstruktionsmaterialien der Mühle sowie aus Gründen eines verfahrenstechnisch sicheren Betriebs ist es notwendig, zulässige Maximaltemperaturen vor und nach der Mühle nicht zu überschreiten. Dazu wird dem aus dem Dampferzeuger abgesaugten Rauchgas, das eine Temperatur von über 1000 °C aufweisen kann, Temperierungsmittel zugemischt. Als Temperierungsmittel dienen Luft, Wasser, Kaltgas u.ä. Sie haben die Aufgabe, das angesaugte Rauchgas auf zulässige Temperaturen abzukühlen. Unter der Voraussetzung einer inerten Betriebsweise ist die zur Kühlung der Rauchgase zulässige Kühlluftmenge limitiert.

Eine präzise Steuerung oder Regelung des Betriebs einer Schlagradmühle ist kaum ohne Kenntnis der Größe der der Mühle zugeleiteten Stoffströme möglich. Eine unbekannte Größe ist hier insbesondere der von der Schlagmühle angesaugte Rauchgasstrom. Die Rauchgase werden dem Dampferzeuger an einer über den Brennern liegenden Stelle entnommen und in ausgemauerten Rauchgasschächten zu der Mühle geführt. Die Rauchgase weisen hier eine Temperatur von über 1000°C auf. Sie sind außerdem mit Flugstaub und Aschepartikeln beladen und relativ aggressiv. Durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit in den ausgemauerten Rauchgasschächten oder Kanälen, ergibt sich eine turbulente Strömung. Aus den genannten Gründen ist der Rauchgasmen genstrom somit kaum über eine längere Zeit zuverlässig messbar.

Aus der DE 198 53 925 A1 ist eine Mahltrocknungsanlage mit einer Kohlenstaubventilatormühle bekannt, die ein Heißgas-Kaltluftgemisch ansaugt. Zur Überwachung des Mühlenbetriebs sind am Mühleneingang und Mühlenausgang Temperatursensoren vorgesehen. Eine Bestimmung des Gas-Massenstroms findet nicht statt.

Aus der DE 29 21 896 C2 ist eine Mühleneinrichtung bekannt, bei der Kaltluft und Warmluft einem Mühleneingang getrennt gesteuert zugeführt werden. Zur Überwachung des zugeführten Gasstroms ist vor dem Mühleneingang ein Durchflussmesser vorgesehen. Solche Durchflussmesser eigenen sich kaum für den Einsatz an Gebläsemühlen, die mit heißen Rauchgasen beaufschlagt sind. Wie Eingangs erläutert unterliegen sie der Zerstörung durch aggressive Rauchgase und/oder der Ablagerung von Asche.

Weiter ist aus der DE 199 42 767 A1 ein Dampferzeuger mit Kohlenstaubfeuerung bekannt. Über die Erzeugung des Kohlenstaubs schweigt diese Entgegenhaltung.

Es leitet sich aus der eingangs geschilderten Problematik, die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ab, eine Mühleneinrichtung, eine Feuerungseinrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von Kohlenstaub zu schaffen, mit dem eine verbesserte und sicherere Prozessführung möglich ist.

Diese Aufgabe löst die Erfindung hinsichtlich der Schaffung einer Mühleneinrichtung gemäß Anspruch 1:
Bei der erfindungsgemäßen Mühleneinrichtung ist eine Mühle vorgesehen, die eingangsseitig mit einem Gemisch aus Rauchgas und stückiger Kohle beaufschlagt wird. Die Rauchgase sind dem Feuerraum eines Dampferzeugers entnommen und mit einem Temperierungsmittel auf eine für die Mühle erträgliche Temperatur heruntergekühlt. Als Temperierungsmittel kann Luft oder Wasser oder beides dienen. Das Temperierungsmittel wird über entsprechende Leitungssysteme in den Rauchgaskanal eingedüst. Dabei wird ständig die Temperatur des dem Feuerraum entnommenen Rauchgases, die Temperatur des zugeleiteten Temperierungsmittels, die Menge des pro Zeiteinheit zugeleiteten Temperierungsmittels sowie ggfs. die Art des zugeleiteten Temperierungsmittels (Luft oder Wasser) und die Temperatur des mit dem Temperierungsmittel vermischten Rauchgases bestimmt. Aus diesen Größen wird die Größe des Rauchgasstroms berechnet, d.h. mittelbar bestimmt. Damit wird die Größe des der Mühle zugeleiteten Rauchgasstroms bestimmt, was eine präzisere Regelung der Mühle, d.h. eine präzise Einstellung des Mühlenbetriebspunkts hinsichtlich des von der Mühle erzeugten Drucks, des von der Mühle erzeugten Stoffstroms und der Mühlentemperatur ermöglicht. Aus den gemessenen Temperaturen und dem Temperierungsmittelstrom wird für den Rauchgasstrom ständig ein quasi-Messwertstrom berechnet, so dass immer ein aktueller Wert für die Regelung der Mühle bereitsteht.

Mit der besseren Kontrolle und Regelung des Mühlenbetriebspunkts wird zugleich die Kontrolle des Stoffeintrags der Brenner in den Brennraum ermöglicht oder erleichtert. Die Erfindung macht über den der Mühle zugeleiteten Rauchgasstrom zugleich den von der Mühle abgegebenen Stoffstrom verfügbar. Dazu werden zusätzlich der der Mühle zugeführte Kohlestrom bestimmt sowie der Massenstrom des verwendeten Wassers ermittelt. Der von der Mühle abgegebene Stoffstrom ist die Summe aus Rauchgasstrom, Kohlestrom, Wasserdampfstrom und Falschluft. Auf diese Weise kann eine Prozessrecheneinrichtung oder eine sonstige Steuereinrichtung für den Dampferzeuger die zugeführte Kohlemenge, die rückgeführte Rauchgasmenge, d.h. die dem Dampferzeuger zugeführte Gaszusammensetzung, und die Temperatur der zugeführten Gase zur Kesselsteuerung berücksichtigen. Dies ermöglicht eine deutlich verbesserte Präzision bei der Regelung der Feuerung.

Weiter ermöglichen die vorzugsweise unmittelbar an der Rauchgasentnahmestelle vorgesehenen Rauchgas-Temperaturmesseinrichtungen die Erfassung einer Temperaturverteilung, die unmittelbare Rückschlüsse über die Schieflage oder Zentrierung des Feuerballs in dem Feuerraum zulässt. Eine solche Schieflage kann sich ergeben, wenn nicht alle Mühlen in Betrieb sind, sondern, wie es üblich ist, ein oder zwei der Mühlen gewartet werden. Eine Schieflage kann außerdem dadurch entstehen, dass die Mühlen unterschiedlich verschlissen sind. Die Förderleistung der Mühlen nimmt mit zunehmendem Verschleiß ab. Die erfindungsgemäße Mühleneinrichtung gestattet über die Erfassung der Rauchgastemperaturen an den Entnahmestellen die Erfassung der Schieflage des Feuerballs und somit eine Gegensteuerung durch entsprechende Erhöhung der Mühlendrehzahlen der zu schwach fördernden Mühlen bzw. eine bessere Anpassung des Ver- hältnisses des Kohlendurchsatzes zu der Mühlendrehzahl und dem Verschleißzustand.

Bei der erfindungsgemäßen Mühleneinrichtung kann die Mühle anhand des errechneten Rauchgasstroms gesteuert oder geregelt werden. Außerdem steht die errechnete Rauchgasmenge und die gemessene Rauchgastemperatur für weitere Aufgaben, wie die Berechnung der beim Mahlen erfolgenden Trocknung, die Bestimmung, ob die Mühle in einem stabilen Betriebspunkt arbeitet oder nicht oder ähnliche Aufgaben zur Verfügung. Findet der ermittelte Rauchgasstrom Eingang in die weiteren Berechnungen einer Prozessrecheneinrichtung, kann diese die vorhandenen Prozessgrößen wesentlich schneller und präziser erfassen oder steuern als ohne Kenntnis des Rauchgasstroms.

Die Rauchgasmenge kann auf Basis eines durchschnittlich erwarteten Wärmekapazitätswerts c_p bestimmt werden. Es ist jedoch bei einer vorteilhaften Ausführungsform auch möglich, die Wärmekapazität des Rauchgases aus dessen Zusammensetzung zu bestimmen. Dazu enthält die Recheneinrichtung eine Speichereinrichtung oder ist mit einer solchen verbunden, die eine Zuordnung zwischen Rauchgaszusammensetzungen und Wärmekapazitätswerten enthält. Die Speichereinrichtung kann mit einer weiteren Recheneinrichtung verbunden sein, die aus den Wärmekapazitätswerten von Rauchgashauptbestandteilen wie Stickstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf und dem vorhandenen Mischungsverhältnis den tatsächlichen Wärmekapazitätswerts des Rauchgases c_pR bestimmt. Zur Bestimmung der Rauchgaszusammensetzung wird der dem Dampferzeuger zugeführte Stoffstrom (Kohle, Rauchgas, Luft) und eine Verbrennungsrechnung zugrundegelegt.

Die Mühle kann zusätzlich mit einer Druckmesseinrichtung oder Druckdifferenzmesseinrichtung sowie bedarfsweise mit einer Temperaturmesseinrichtung für die Temperatur vor und hinter der Mühle verbunden sein, um die Steuerung oder Regelung der Mühle zu erleichtern. Damit kann der Prozess so geführt werden, dass die Mühle bei möglichst hohen Temperaturen betrieben wird, die nahe an den höchstzulässigen Mühlentemperaturen liegen. Durch die präzise Mühlensteuerung, die durch die Bestimmung der zugeführten Rauchgasmenge möglich wird, ist es möglich, den Betriebspunkt der Mühle nahe an vorgegebene Betriebsgrenzen heran zu legen. Solche Betriebsgrenzen sind bspw. Maximaltemperaturen. Die Sicherheitsabstände des Betriebspunkts von solchen Betriebsgrenzen können durch die präzisere Betriebsführung vermindert werden, die die erfindungsgemäße Mühleneinrichtung gestattet.

Zu der präzisen Betriebsführung trägt außerdem eine Einrichtung bei, mit der die der Mühle zugeführte Kohlemenge (Kohlestrom) erfasst wird.

Als Mühle dient vorzugsweise eine Schlagradmühle. Diese saugt die Rauchgase eigenständig an. Bei Verwendung anderer Mühlen kann ein Rauchgasgebläse vorgesehen werden, das die Mühle mit Rauchgas versorgt.

Die Aufgabe wird für die Feuerungseinrichtuhg gemäß Anspruch 10 und as Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, und der Zeichnung der Beschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigt:
1 einen Dampferzeuger mit mehreren Mühleneinrichtungen, in schematisierter Darstellung,
2 die Steuerungseinrichtung der Mühleneinrichtung, als Blockschaltbild,
3 eine abgewandelte Ausführungsform der Steuerungseinrichtung der Mühleneinrichtung nach 1,
4 ein Druck-Volumenstromdiagramm und
5a und 5b einen Ablaufplan zur Veranschaulichung der Mühlenregelung.
In 1 ist ein Dampferzeuger 1 veranschaulicht, der einen von Kesselwänden 2 umschlossenen Feuerraum 3 aufweist. An den Kesselwänden 2 sind Brenner B1, B2, B3, B4, B5 und B6 angeordnet, die über Leitungen 5, 6 mit Kohlenstaub gespeist werden. Weitere, in 1 veranschaulichte, Brenneröffnungen sind ebenfalls an nicht weiter veranschaulichte Kohlenstaubleitungen angeschlossen.
Die Leitungen 5, 6 werden jeweils von einer Mühleneinrichtung 7, 8 mit einem Gemisch aus Kohlenstaub und einem Trägergas gespeist. Die Mühleneinrichtungen 7, 8 sind bau- und funktionsgleich. Im Folgenden wird die Mühleneinrichtung 7 beschrieben. Die Beschreibung gilt entsprechend für die Mühleneinrichtung 8, deren Darstellung in 1 zur Verdeutlichung mit den gleichen Bezugszeichen versehen ist, wie die Darstellung der Mühleneinrichtung 7.
Die Mühleneinrichtung 7 weist eine Schlagradmühle 11 auf, deren Schlagrad 12 mit einer Antriebseinrichtung 14, z.B. einem Elektromotor, verbunden ist. Dieser ist über Steuerleitungen 15, die in 1 als Bus dargestellt sind, mit einer Steuereinrichtung 16 verbunden. Die Antriebseinrichtungen 14 aller Mühleneinrichtungen sind dabei separat mit der Steuereinrichtung 16 verbunden.
Die Schlagradmühle 11 weist einen Mühlen-Eintritt 17 auf, an dem der Schlagradmühle 11 Kohle und gekühltes Rauchgas zugeführt wird. Dazu führt ein Rauchgaskanal 18 von einer Rauchgasentnahmeöffnung 19 zu dem Mühlen-Eintritt 17. Die Rauchgasentnahmeöffnung 19 ist auf einer solchen Höhe der Kesselwand 2 angeordnet, dass die Angesaugten heißen Rauchgase eine Temperatur von etwa 1000°C aufweisen. Die Rauchgase sind inert, d.h. der Sauerstoffgehalt ist gering.
Um als Temperierungsmittel Luft in den Rauchgaskanal 18 einleiten zu können, ist ein Luftkanal 21 vorgesehen, der von einer Gebläseeinrichtung 22 gespeist wird. Zur Regulierung der Menge der in den Rauchgaskanal 18 eingedüsten (eingeleiteten), als Temperierungsmittel dienenden Luft dient eine Regulierklappe 23, die von der Steuereinrichtung 16 gesteuert sein kann. Ein entsprechender Stellmotor und eine Stellverbindung sind in 1 nicht weiter veranschaulicht.
Zur alternativen oder zusätzlichen Kühlung des in dem Rauchgaskanal 18 vorhandenen Rauchgases, kann eine Wasserleitung 24 dienen, in der ein Steuerventil 25 angeordnet ist. Die Wasserleitung 24 mündet in den Rauchgaskanal 18 und dient der Einleitung von als Temperierungsmittel dienendem Wasser.
Das Steuerventil 25 ist über einen Stellmotor 26 betätigbar, der an den Steuerleitungsbus 15 angeschlossen und von der Steuereinrichtung 16 gesteuert ist.
Die Schlagradmühle 11 ist eingangsseitig zusätzlich mit einer Kohledosiereinrichtung 27 verbunden, deren Schurre 28 (Ausgang) zu dem Mühlen-Eintritt 17 führt. Die Dosiereinrichtung 27 kann eine Wäge-Fördereinrichtung 29 mit einem Antriebsmotor 31 aufweisen, über den die Fördermenge (Kohlestrom) regulierbar ist. Der Antriebsmotor 31 ist über den Steuerleitungsbus 15 mit der Steuereinrichtung 16 verbunden: In der Regel kann jedoch auf eine Wägezelle verzichtet werden. Die Regulierung des Förderstroms der Kohledosiereinrichtung 27 erfolgt dann vorzugsweise über die Drehzahl des Antriebsmotors 31, wobei durch ein gegebenenfalls verstellbares Wehr auf dem Förderband eine einheitliche gleichbleibende Schichthöhe eingestellt wird.
Die Schlagradmühle 11 weist einen Ausgang 32 auf, an dem sie ein Gemisch aus Kohlenstaub und Trägergas abgibt. Dieses gelangt über eine entsprechende Leitung zu einem Mühlensichter 33, der das Trägergas und die Feinfraktion an die Leitung 5 abgibt. Die Grobfraktion wird über eine Leitung 34 zu dem Eingang 17 zurückgeführt.
Zur Erfassung des über den Rauchgaskanal 18 zu der Schlagradmühle 11 geführten Rauchgasstroms dient eine Sensoranordnung, zu der zumindest eine Rauchgas-Temperaturmesseinrichtung 35, eine weitere Rauchgastemperaturmesseinrichtung 36, eine Temperierungsmittel-Temperaturmesseinrichtung 37 und eine Temperierungsmittel-Durchflussmesseinrichtung 38 gehören. Die genannten Messeinrichtungen 35 bis 38 sind über einen Messleitungsbus 39 mit einem Signaleingang der Steuereinrichtung 16 verbunden.
Die Rauchgastemperaturmesseinrichtung 35 ist zwischen der Rauchgasentnahmeöffnung 19 und der Stelle des Rauchgaskanals 18 angeordnet, an dem der Kühlluftkanal 21 in den Rauchgaskanal 18 mündet. Die Rauchgastemperaturmesseinrichtung 35 misst somit die Temperatur des Rauchgases, so wie es aus dem Feuerraum 3 entnommen ist. Die erste Rauchgas-Temperaturmesseinrichtung ist somit an einer Stelle stromaufwärts zu der Temperierungsmitteleinleitungsstelle in dem Rauchgaskanal 18 angeordnet. Dagegen ist die zweite Rauchgas-Temperaturmesseinrichtung 36 an einer zu der Temperierungsmitteleinleitungsstelle stromabwärtigen Stelle in dem Rauchgaskanal 18 vorzugsweise in einer solchen Distanz zu der Temperierungsmittel-Einleitungsstelle angeordnet, dass sich das Temperierungs mittel (die Kühlluft) und das heiße Rauchgas vollständig vermischt haben.
Bevorzugterweise ist die zweite Rauchgas-Temperaturmesseinrichtung 36 vor dem Eingang 17 der Schlagradmühle 11 an einer Stelle vor der Kohleeinleitung angeordnet. Somit misst die erste Rauchgas-Temperaturmesseinrichtung 35 die Temperatur des ungekühlten Rauchgases und die zweite Rauchgas-Temperaturmesseinrichtung 36 misst die Temperatur des gekühlten Rauchgases vor Zuführung der Kohle. Damit ermitteln die beiden Rauchgas-Temperaturmesseinrichtungen 35, 36, die durch Zuführung von Kühlmedium in den Rauchgaskanal 18 erreichte Rauchgasabkühlung.
Eine weitere Temperierungsmittel-Temperaturmesseinrichtung 41 ist an der Wasserleitung 24 vorgesehen. Diese Temperierungsmittel-Temperaturmesseinrichtung misst die Temperatur des in den Rauchgaskanal 18 eingeleiteten Wassers und ist in zumindest solchen Fällen vorgesehen, in denen die Temperatur des in den Rauchgaskanal 18 eingeleiteten Wassers merklich schwankt. Ist die Temperatur konstant, kann auf die Temperierungsmittel-Temperaturmesseinrichtung 41 unter Umständen auch verzichtet werden.
Bedarfsweise kann zur Erfassung der Größe des in den Rauchgaskanal 18 eingeleiteten Wasserstroms ein Durchflusssensor vorgesehen sein, der, wie die Temperierungsmittel-Temperaturmesseinrichtung 41, an den Messleitungsbus 39 angeschlossen ist, um ein die Größe des Wasserstroms kennzeichnendes Signal an die Steuereinrichtung 16 zu liefern. Alternativ kann die Stellung des Steuerventils 25 überwacht werden. Dies kann durch einen Positionssensor oder durch Kontrolle der an den Stellmotor 26 gesendeten Signale erfolgen.
Zur Kontrolle der Prozessführung des Dampferzeugers 1 sind weitere, nicht veranschaulichte, Temperatursensoren, bspw. an dem Ausgang 32 der Schlagradmühle 11 und/oder dem Sichter 33 und/oder der Leitung 5 vorgesehen. Zur Kontrolle der Menge der pro Zeiteinheit in die Schlagradmühle 11 geleiteten Kohle kann die Wäge-Fördereinrichtung 29 eine Wägezelle 42 aufweisen, die das Gewicht der über ein Förderband laufenden Kohle bestimmt. In Verbindung mit der über den Antriebsmotor 31 kontrollierbaren Fördergeschwindigkeit des Förderbands wird somit die zugeführte Kohlemenge bestimmt. Bei gleichbleibender Schichthöhe der Kohle auf dem Förderband kann auf die Wägezelle 42 verzichtet werden.
Die Struktur der Steuereinrichtung 16 ist auszugsweise in 2 veranschaulicht. Über den Messleitungsbus 39 erhält die Steuereinrichtung Temperatursignale TR1, TR2 von den Rauchgas-Temperaturmesseinrichtungen 35, 36. Außerdem erhält die Steuereinrichtung 16 ein Temperatursignal T3 von der Temperierungsmittel-Temperaturmesseinrichtung 37, ein Temperatursignal T4 von der Temperierungsmittel-Temperaturmesseinrichtung 41, ein Durchflusssignal D1 von der Temperierungsmittel-Durchflussmesseinrichtung 38 sowie ein Durchflusssignal D2 oder ersatzweise ein Ventilstellungspositionssignal des Steuerventils 25, zur Kennzeichnung der Größe des Zustroms durch die Leitung 24.
Diese Größen werden einer Recheneinheit 43 zugeleitet. Diese ist darüber hinaus mit einer Prozessrecheneincheit 44 verbunden, die den Dampferzeuger steuert. Die Prozessrecheneinheit 44 ermittelt aus einem Gewichtssignal G, das die Wägezelle 42 abgibt und einem Fördersignal F, das den Betrieb des Antriebsmotors 31 kennzeichnet, ein Kohlemengensignal, das die der Schlagradmühle 11 und somit letztlich dem Dampferzeuger zugeführte Kohlemenge kenn zeichnet. Außerdem erhält die Prozessrecheneinheit 44 weitere Signale, die die dem Dampferzeuger zugeführte Luftmenge kennzeichnen. Die Prozessrecheneinheit bestimmt daraus die Zusammensetzung der bei der Verbrennung erzeugten Abgase. Aus dieser Zusammensetzung bestimmt sie anhand eines Speichers S, in dem spezifische Wärmekapazitäten für typische Inhaltsstoffe von Rauchgasen wie Stickstoff, C0₂ usw. abgelegt sind, einen spezifischen Wärmekapazitätswert c_pRfür Rauchgas. Außerdem bestimmt die Prozessrecheneinheit 44 einen Sollwert SOLL für die der Schlagradmühle 11 pro Zeiteinheit zuzuführende Rauchgasmenge.
Die Recheneinheit 43 bestimmt aus den erhaltenen Signalen, die über den Rauchgaskanal 18 der Schlagradmühle 11 zugeströmte Rauchgasmenge bzw. den Rauchgasstrom nach folgender Formel:
wobei:

m °_R: der zugeführte Rauchgasstrom,
m °_K: der zugeführte Kühlmediumstrom,
TR1: die Temperatur des dem Dampferzeuger entnommenen Rauchgases,
TR2: die Temperatur des Rauchgases vor Kohlezumischung,
T3: die Temperatur des Kühlmediums,
m °_K: die Größe des Temperierungsmittelstroms,
c_pK: die Wärmekapazität des Kühlmediums und
c_pR: die Wärmekapazität des Rauchgases ist.

Der so errechnete Massenstrom des Rauchgases m_R ist der Istwert IST. Dieser wird einer Vergleicher- und Regel einrichtung 45 zugeführt, die mit der Antriebseinrichtung 14 der Schlagradmühle 11 verbunden werden kann.
Der insoweit beschriebene Dampferzeuger 1 arbeitet wie folgt:
In Betrieb erhalten die Schlagradmühlen 11 über den Rauchgaskanal 18 gekühltes Rauchgas und über die Dosiereinrichtung 27 Kohle. Die Schlagradmühlen 11 mahlen die zugeführte Kohle und fördern diese zusammen mit dem Rauchgas in den Mühlensichter 33. Das Rauchgas, das auch nach Kühlung noch eine Temperatur von einigen 100°C (vorzugsweise ≤ 900°C) hat, trocknet dabei den entstehenden Kohlestaub. Feinbestandteile werden von dem Mühlensichter 33 über die Leitung 5 an die Brenner B1, B2, B3 abgegeben und gelangen in den Feuerraum 3. Grobbestandteile werden über die Leitung 34 erneut der Schlagradmühle 11 zugeführt.
Die Prozessrecheneinrichtung 44 bestimmt aus dem dem Dampferzeuger 1 zugeführten Kohlestrom und dem ebenfalls kontrolliert zugeführter. Luftstrom den Betriebspunkt des Dampferzeugers und regelt diesen wunschgemäß. Dabei kontrolliert die Prozessrecheneinrichtung 44 zusätzlich zu den üblichen Steuerparametern die Temperaturverteilung an den Rauchgasentnahmeöffnungen 19. Die hier vorgesehenen Rauchgas-Temperaturmesseinrichtungen 35 gestatten es, die Lage des Feuerballs bzw. dessen Zentrierung oder Schieflage zu erfassen. Übersteigt die Schieflage ein erträgliches Maß, kann durch entsprechende Änderung der Lufteinblasung an den Brennern B1 bis B6 sowie weiteren nicht mit Bezugszeichen versehenen Brennern die Lage des Feuerballs korrigiert werden. Die Korrektur der Position des Feuerballs erfolgt insbesondere durch Erhöhung des Impulses (größere Menge, größere Geschwindigkeit) der eingeblasenen Kohle und Sekundärluft der Brenner, zu denen sich der Feuerball neigt. Alternativ oder ergänzend kann der Impuls der gegenüberliegenden Brenner reduziert werden.
Aus den zugeführten Luftmengen und Kohlemengen errechnet die Prozessrecheneinrichtung 44 unter Zugrundelegung einer vollständigen Reaktion der zugeführten Stoffe die Zusammensetzung des Rauchgases, d.h. deren Gehalt an Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, Wasser und evtl. Asche. Aus dieser Zusammensetzung berechnet die Prozessrecheneinrichtung 44 die Wärmekapazität des Rauchgases, das an den Entnahmeöffnungen 19 abgezogen wird. Die Recheneinheit 43 berechnet daraus sowie aus der Temperaturdifferenz zwischen heißem Rauchgas (entnommenem Rauchgas) und gekühltem Rauchgas sowie der Temperatur der Menge des zugeführten Temperierungsmittels die der Schlagradmühle 11 zugeführte Rauchgasmenge. Die oben genannte Formel beschreibt dies für die Zuführung eines Kühlmediums, bspw. Luft. Wird zusätzlich Wasser als Temperierungsmittel zugeführt, lässt sich eine entsprechende Formel unter Zugrundelegung der Grundidee ableiten, dass sich die Temperatur der gekühlten Rauchgase als Mischungstemperatur entsprechend den Strömen und Temperaturen der zusammengeführten Medien ergibt.
In 3 ist eine Ausführungsform der Steuereinrichtung 16 veranschaulicht, die gegen die in 2 veranschaulichte Ausführungsform etwas abgewandelt ist.
Die Abwandlung besteht in der Verarbeitung weiterer Messwerte, die an dem Ausgang 32 der Schlagradmühle 11 gewonnen werden. Dazu dienen eine Temperaturmesseinrichtung 46 und eine Druckmesseinrichtung 47. Diese dienen dazu, die Temperatur und den Druck des Gasstroms vor und nach der Schlagradmühle 11 zu überwachen. Die Prozessrecheneinrichtung 44 kann anhand dieser erfassten Größen überwachen, ob die Schlagradmühle 11 in dem in 4 schraffiert dargestellten stabilen Betriebsbereich der Schlagradmühle 11 arbeitet. In 4 ist auf einem fallenden Kurvenast I der Zusammenhang zwischen dem Druckaufbau der Mühle und dem effektiven Mühlenstrom bei einer gegebenen hohen Schlagraddrehzahl und einem neuen Schlagrad veranschaulicht. Die Kurve II veranschaulicht den Druckaufbau der Mühle bei verschlissenem Schlagrad und gleicher Drehzahl. Die Kurven III, IV veranschaulichen den Druckaufbau bei niedrigerer Drehzahl jeweils wiederum mit neuem bzw. verschlissenem Schlagrad. Der aufsteigende Kurvenast V charakterisiert die Anlagenkennlinie, d.h. den Strömungswiderstand des Rauchgasrücksaugkanals, der Staubleitung 5 und der Brenner.
Überwacht die Prozessrecheneinrichtung 44 den von der Schlagradmühle 11 tatsächlich aufgebauten Druck und den angesaugten Rauchgasstrom kann der Betriebspunkt der Schlagradmühle 11 jederzeit relativ präzise bestimmt werden und der Arbeitspunkt der Schlagradmühle 11 problemlos in dem stabilen Arbeitsbereich gehalten werden.
Die 5a und 5b veranschaulichen das Verfahren, nach dem die Mühleneinrichtungen 7 gesteuert wird oder zumindest gesteuert werden kann. Das Verfahren beginnt mit einem Block BL 1, der dazu dient, die Drehzahl der Schlagradmühle 11, den Massenstrom der Kohle und den Massenstrom des Temperierungsmittels einzustellen. In einer Gruppe nachfolgender Blöcke BL 2 werden die Temperatur der Gasmischung, der Massenstrom des Rauchgases und der Massenstrom der Gasmischung (Massenstrom am Mühlenausgang) bestimmt. Ist der Massenstrom der Gasmischung kleiner als ein Maximalwert, wird mit dem in 5b veranschaulichten Verfahrensabschnitt fortgesetzt. Ist er jedoch nicht kleiner als der Maximalwert, wird in einem Block BL 3 geprüft, ob der Massenstrom des Temperierungsmittels unter einem Maximalwert ist. Falls ja, wird der Temperierungs mittelmassenstrom erhöht (Block BL 4). Ist der Massenstrom des Temperierungsmittels hingegen nicht kleiner als der Maximalwert, wird die Raddrehzahl geprüft (Block BL 5). Ist die Drehzahl größer als ein Minimalwert, wird die Drehzahl in Block BL 6 reduziert. Ansonsten wird auf Handsteuerung umgeschaltet. Die Blöcke BL 4 und BL 6 führen dann zum Verfahrensanfang zurück, bei dem wiederum die Raddrehzahl, die Temperatur der Gasmischung, der Massenstrom des Temperierungsmittels, der Kohlemassenstrom und die Temperatur nach der Mühle geprüft werden (Block BL 1).
Für den Fall, dass die Temperatur der Gasmischung unter dem Maximalwert liegt, verzweigt das Verfahren nach 5a mit dem Verbindungspunkt A zu dem Verfahren nach 5b. Bei diesem wird in einem Block BL 8 das Verhältnis zwischen Kohlemassenstrom und Gasmischungsmassenstrom darauf geprüft, ob es größer als ein Minimalwert ist. Wenn nein, wird mit dem Blöcken BL 9 die Raddrehzahl reduziert, wenn sie größer als ein Minimalwert ist, oder es wird, wenn dies nicht der Fall ist, der Kohlemassenstrom erhöht und über den Verbindungspunkt B zum Verfahrensanfang in 5a zurückgekehrt.
Wird in Block 8 jedoch festgestellt, dass das Verhältnis zwischen Kohlemassenstrom und Gasmischungsmassenstrom (das auch als Beladungsverhältnis definiert ist) größer als ein Minimalwert ist, wird es nachfolgend (Block BL 11) darauf überprüft, ob es eine Maximalgrenze übersteigt. Falls nicht, wird noch mit den Blöcken BL 12 überprüft, ob die Raddrehzahl unterhalb eines Maximalwerts ist. Falls ja, wird die Raddrehzahl erhöht, falls nicht, wird der Kohlenmassenstrom reduziert.
Wird in Block BL 11 hingegen festgestellt, dass das Beladungsverhältnis kleiner ist als der Maximalwert, wird in einem nächsten Block BL 14 die Temperatur nach der Mühle überprüft. Ist diese größer als ein Minimalwert, wird die Raddrehzahl überprüft. Hat diese noch nicht ihren Maximalwert, wird sie erhöht und zum Prozeduranfang zurückgekehrt (Blöcke BL 15). Hat sie den Maximalwert bereits erreicht, wird der Massenstrom des Temperierungsmittels überprüft. Ist dieser größer als ein Minimalwert wird er reduziert (Blöcke BL 16). Ist er jedoch nicht größer als der Minimalwert, wird der Massenstrom der Kohle darauf geprüft ob er einen Minimalwert übersteigt. Falls ja wird der Kohlemassenstrom reduziert. Ansonsten geht die Steuerung auf Handsteuerung über (Blöcke BL 17).
Wurde hingegen im Block BL 14 festgestellt, dass die Temperatur nach der Mühle größer als ein Minimalwert war, wird die Temperatur nach der Mühle in einem Block 18 darauf überprüft, ob sie unter einem Maximalwert liegt. Falls ja, wird zum Prozeduranfang zurückgekehrt, falls nicht, wird die Raddrehzahl überprüft. Ist sie größer als ein Minimalwert wird sie mit den Blöcken BL 19 reduziert. Falls die Raddrehzahl jedoch den Minimalwert nicht übersteigt, kann sie nicht weiter erhöht werden. Demgemäß wird in den Blöcken BL 20 geprüft, ob der Massenstrom des Temperierungsmittels kleiner als ein Maximalwert ist. Falls ja, wird er erhöht und zum Prozeduranfang zurückgekehrt. Falls nein, wird der Kohlemassestrom geprüft und falls er einen Maximalwert noch nicht erreicht hat, erhöht (Blöcke BL 21). Ist der Kohlestrom jedoch so groß wie der Maximalwert, geht die Mühle auf Handsteuerung.
In den Flussbildern der 5a und 5b wurden folgende Abkürzungen zugrunde gelegt:

n_Rad: – Schlagraddrehzahl,
T_MG: – Temperatur der Gasmischung vor der Mühle,
m °_K: – Massenstrom der Kohle,
m °_TM: – Massenstrom des Temperierungsmittels,
T_nM: – Temperatur nach der Mühle,
m °_RG: – berechneter Massenstrom des Rauchgases,
m °_MG: – Massenstrom der Gasmischung,
m °_K/m °_MG: – Beladungsverhältnis Kohle/Gasmischung (stellt ein Maß für das Trocknungs- und Förderpotential dar).

Um bei einer Mühleneinrichtung 7 eine kontrollierte Rauchgaszuführung zu ermöglichen, sind in dem Rauchgaszuführungskanal zwei Rauchgas-Temperaturmesseinrichtungen 35, 36 vorgesehen. Zwischen beiden Temperatur-Messeinrichtungen 35, 36 wird über entsprechende Leitungen 21, 24 Temperierungsmittel zugeführt. Zur Bestimmung der Temperatur des Temperierungsmittels dienen Temperierungsmittel-Temperaturmesseinrichtungen 37, 41. Zur Erfassung des Temperierungsmittelzustroms dienen entsprechende Mengenmesseinrichtungen 38 bzw. Mengensteuereinrichtungen 23, 25. Eine Recheneinheit 43 errechnet aus der Abkühlung des Rauchgases und der Temperatur sowie der Menge des zugeführten Temperierungsmittels den Rauchgasstrom, der somit als kurzfristig verfügbarer und ständig aktueller Messwert der Prozesssteuerung zugrundegelegt werden kann.

Claims

Mühleneinrichtung (7) zur Erzeugung eines zerkleinerten Produkts, insbesondere zur Erzeugung von Kohlenstaub in einem Mahltrocknungsverfahren, mit einer Mühle, die an einen Rauchgaskanal (18) angeschlossen ist und an ihrem Ausgang (32) das zerkleinerte Produkt abgibt, mit wenigstens einer Temperierungsmittel-Zuleitungseinrichtung (21) zur Einleitung von Temperierungsmittel in den Rauchgaskanal (18), mit einer Temperierungsmittel-Temperaturmesseinrichtung (37) zur Erfassung der Temperatur des dem Rauchgas beigemischten Temperierungsmittels, mit einer Temperierungsmittel-Durchflussmesseinrichtung (38) zur Erfassung der Größe des beigemischten Temperierungsmittelstroms, mit einer ersten Rauchgas-Temperaturmesseinrichtung (35) zur Erfassung der Temperatur der in den Rauchgaskanal (18) gelangenden Rauchgase, mit einer zweiten Rauchgas-Temperaturmesseinrichtung (36) zur Erfassung der Temperatur der in dem Rauchgaskanal (18) erzeugten Mischung aus Rauchgas und Temperierungsmittel, mit einer Auswerteeinrichtung (43), die an die Temperierungsmittel-Temperaturmesseinrichtung (37), die Temperierungsmittel-Durchflussmesseinrichtung (38) und die Rauchgas-Temperaturmesseinrichtungen (35, 36) angeschlossen ist, um den Rauchgasmassenstrom (m °_R) zu bestimmen.
Mühleneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (43) mit einer Steuereinrichtung (16) verbunden oder Teil derselben ist, die zur Steuerung der Mühle dient.
Mühleneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) die Mühle anhand des errechneten Rauchgasstroms steuert.
Mühleneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (43) mit einer Prozessrecheneinrichtung (44) verbunden oder Teil eines solchen ist, die der Steuerung einer Feuerungseinrichtung dient.
Mühleneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (43) zusätzlich den Wert der spezifischen Wärmekapazität (c_pR) des Rauchgases berücksichtigt.
Mühleneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (43) oder eine Prozessrecheneinrichtung (44) die spezifische Wärmekapazität (c_pR) des Rauchgases aus den dem Dampferzeuger (1) zugeführten Stoffmengen berechnet.
Mühleneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mühle mit einer Druck- Messeinrichtung (47) verbunden ist, die mit der Steuereinrichtung (16) verbunden ist.
Mühleneinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) die Dreh-zahl der Mühle derart steuert, dass die Mühle einen Mühlenvolumenstrom, der einen Mindestvolumenstrom übersteigt, und einen Druckaufbau liefert, der einen Mindestdruckaufbau übersteigt.
Mühleneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) mit. einer Dosiereinrichtung (27) verbunden ist, die der Einstellung des der Mühle zugeführten Kohlestroms dient,
Feuerungseinrichtung für einen Dampferzeuger (1) mit einem von Kesselwänden (2) umschlossenen Feuerraum (3) und mit Brennern (B1, B2, B3), die von wenigstens einer Mühleneinrichtung (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Kohlenstaub versorgt sind.
Verfahren zur Erzeugung von Kohlenstaub in einem Mahltrocknungsverfahren, mit einer Mühle, die an einen Rauchgaskanal (18) angeschlossen ist und an ihrem Ausgang (32) Kohlenstaub abgibt, wobei – in den Rauchgaskanal (18) Temperierungsmittel eingeleitet wird, – die Temperatur (T3) des dem Rauchgas beigemischten Temperierungsmittels erfasst wird, – die Größe des beigemischten Temperierungsmittelstroms (D1) erfasst wird, – die Temperatur (TR1) der in den Rauchgaskanal (18) geleiteten Rauchgase erfasst wird, – die Temperatur (TR2) der in dem Rauchgaskanal (18) erzeugten Mischung aus Rauchgas und Temperierungsmittel erfasst wird, – aus den erfassten Größen (TR1, TR2, T3, D1) der der Mühle zugeleitete Rauchgasstrom be- stimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mühle anhand des errechneten Rauchgass- troms gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagmühlendrehzahl (n_Rad) anhand des errechneten Rauchgasstroms geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung mit aktuellen Messwerten arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mühlendrehzahl verringert wird, wenn die nach der Mühle gemessene Temperatur einen Grenzwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Rauchgasstroms die spezifische Wärmekapazität (c_pR) des Rauchgases berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Wärmekapazität (c_pR) des Rauch gases anhand seiner Zusammensetzung aus seiner Verbrennungsrechnung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung aus den dem Dampferzeuger (1) zugeführten Stoffmengen berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotor-Drehzahl (n_Rad) der Mühle derart gesteuert wird, dass die Schlagmühle (11) einen Mühlenvolumenstrom, der einen Mindestvolumenstrom übersteigt, und einen Druckaufbau liefert, der einen Mindestdruckaufbau übersteigt.