DE10225082A1 - Absperreinrichtung an Kohlenstaubbrennern einer Kohlenstaubfeuerung - Google Patents
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- F23L13/10—Construction of valves or dampers for controlling air supply or draught having a compound movement involving both sliding and pivoting
Abstract
Die Kohlenstaubbrenner (1, 2) einer Kohlenstaubfeuerung weisen jeweils ein ein Kohlenstaub-Luft-Gemisch führendes Primärrohr (6) auf, das mit einer Zuführungsleitung (15) zur Zuführung des Kohlenstaub-Luft-Gemisches zu den jeweiligen Kohlenstaubbrennern (/1, 2) verbunden ist. In der Zuführungsleitung (15) ist ein mit einer Schieberplatte (18) versehener Absperrschieber (17) zum Verschließen der Zuführungsleitung (15) angeordnet. Die Zuführungsleitung (15) ist auf der Abströmseite des Absperrschiebers (17) von einem mit Luft beaufschlagten Luftkasten (23) dicht umschlossen. Im Bereich des Luftkastens (23) ist in der Wand der Zuführungsleitung (15) eine durch eine Schließplatte (26) verschließbare Öffnung (25) angebracht. Die Schließplatte (26) synchron mit dem Absperrschieber (17) so betätigbar angeordnet ist, dass die Öffnung (25) in der Schließstellung des Absperrschiebers (17) freigegeben und in Offenstellung des Absperrschiebers (17) verschlossen ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Absperreinrichtung an Kohlenstaubbrennern einer Kohlenstaubfeuerung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
- An Dampferzeugeranlagen, deren Feuerung mit zwei oder mehr Kohlenstaubbrennern ausgerüstet sind, werden während des Betriebes der Dampferzeugeranlage abgeschaltete Brenner zum Schutz gegen thermische Überlastung der Brennerdüsen mit Kühlluft über die Verbrennungsluftversorgungswege (Sekundär-, Tertiärluft) versorgt. Die Primärrohre der Kohlenstaubbrenner, über die während des Betriebes der Brennstoffeintrag erfolgt, werden bei außer Betrieb befindlichen Brennern nicht mit Kühlluft durchströmt.
- Entsprechend aller gültigen Vorschriften bezüglich der Ausrüstung und des Betreibens von Kohlenstaubfeuerungen für Dampferzeugeranlagen, in denen Kohlenstaub über zwei oder mehr Brenner in den Feuerraum eingeblasen wird und die aus zwei oder mehr parallelen Brennstoffsystemen mit Kohlenstaub versorgt werden, müssen die Kohlenstaubversorgungsleitungen mit Absperreinrichtungen versehen sein, die während des Betriebes der entsprechenden Versorgungssysteme sicher geöffnet und nach dem Abstellen der entsprechenden Brennstoffversorgungseinrichtung abgesperrt werden müssen. Dies wird in der Regel mit Absperrvorrichtungen bewerkstelligt, bei denen eine Absperrplatte von einem automatisch betätigten Antrieb und/oder von Hand senkrecht zur Strömungsachse in den Querschnitt der entsprechenden Zuführungsleitungen geschoben wird. Dadurch wird die vollständige Absperrung der entsprechenden Brennstoffversorgungswege bewirkt. In diesem Zustand findet keine Durchströmung der Brennstoffwege und somit auch keine Kühlung der Brenner-Kohlenstaubdüse statt.
- Aufgrund der fehlenden Durchströmung und der Druck- und Geschwindigkeitsverhältnisse in dem Feuerraum der Kohlenstaubfeuerung können heiße Verbrennungsgase in die Brennstoffdüsen der abgeschalteten Brenner rezirkulieren. Insbesondere bei modernen NOx-armen Kohlenstaubbrennern, bei denen die Lage der Brennstoffdüsen möglichst weit in Richtung des Feuerraumes verschoben ist, bewirkt die hohe Einstrahlung eine intensive Temperaturerhöhung im Material der Brennerdüsen. Als Folge der Einstrahlung und der mangelnden Durchströmung kann eine frühzeitige Zerstörung der Kohlenstaubdüsen durch thermische Materialüberlastung eintreten.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geschlossenes System zur Kühlung des Kohlenstaubversorgungsweges innerhalb eines Kohlenstaubrenners durch einen Luftstrom zu schaffen, ohne dass dabei die notwendige Sicherheitseinrichtung, nämlich die Absperrung des Kohlenstaubversorgungsweges, beeinträchtigt wird.
- Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Absperreinrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Durch die Kombination der Kühleinrichtung mit der Absperreinrichtung des Kohlenstaubbrenners wird ein geschlossenes System erzielt, das allen Sicherheitsvorschriften entspricht. Ferner ist sichergestellt, dass während des Betriebes des Kohlenstaubbrenners kein Kohlenstaub aus den dafür vorgesehenen Versorgungsleitungen in die Umgebung austreten kann.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen
-
1 das Schema einer Kohlenstaubfeuerungsanlage, -
2 einen Kohlenstaubbrenner der Kohlenstaubfeuerungsanlage nach1 , -
3 bis5 eine Absperreinrichtung für einen Kohlenstaubbrenner nach2 in verschiedenen Betriebsstellungen. - Die dargestellte Kohlenstaubfeuerungsanlage besteht aus zweimal drei Kohlenstaubbrennern
1 ,2 , die parallel geschaltet sind und über zwei Brennstoffversorgungen3 ,4 mit Kohlenstaub versorgt werden. Je nach den gegebenen Anforderungen an die Kohlenstaubfeuerungsanlage kann auch eine andere Anzahl von Brennstoffversorgungen3 ,4 und Kohlenstaubbrennern1 ,2 vorgesehen werden. Die Brennstoffversorgung3 ,4 kann aus einer Mühlenanlage und/oder einem Zwischenbunker bestehen. - Die Kohlenstaubbrenner
1 ,2 sind als Rundbrenner mit gestufter Verbrennungsluftführung ausgebildet und enthalten jeweils ein zentrales Kernluftrohr5 , das von einem Primärrohr6 , einem Sekundärluftrohr7 und einem Tertiärluftrohr8 konzentrisch umgeben ist. das zentrale Kernluftrohr kann auch entfallen. Die jeweils am vorderen Ende der Kohlenstaubbrenner1 ,2 ausgebildete Brennerdüse mündet in einen nicht gezeigten Feuerraum einer Dampferzeugeranlage. Das Kernluftrohr5 , das Sekundärluftrohr7 und das Tertiärluftrohr8 sind über Luftzuleitungen9 und Verbrennungsluftleitungen10 an eine zentrale Verbrennungsluftversorgung11 angeschlossen. Das Kernluftrohr5 , das Sekundärluftrohr7 und das Tertiärluftrohr8 werden von der Verbrennungsluftversorgung11 über die Luftzuleitungen9 und die Verbrennungsluftleitungen10 mit Verbrennungsluft versorgt, die vor dem Eintritt in den Kohlenstaubbrenner1 ,2 als Kernluft, Sekundärluft und als Tertiärluft aufgeteilt wird. In den Verbrennungsluftleitungen10 sind Durchflussmesser12 angeordnet, und in den Luftzuleitungen9 sind Regel- oder Absperrklappen13 angeordnet. Wie in2 gezeigt, können im Eintrittsbereich des Kernluftrohres5 , des Sekundärluftrohres7 und des Tertiärluftrohres8 ebenfalls Drosselklappen14 angeordnet sein, die dazu dienen, den luftführenden Rohren aufeinander abgestimmte Verbrennungsluftmengen zuzuführen. Ist ein einzelner der Kohlenstaubbrenner1 ,2 außer Betrieb genommen, so wird durch die die genannten Verbrennungsluftströme führenden Rohre5 ,7 ,8 ein Luftstrom von geringer Größe als Kühlluftstrom geführt. - Das Primärrohr
6 jedes der Kohlenstaubbrenner1 ,2 ist an eine Zuführungsleitung15 angeschlossen, die mit einer der Brennstoffversorgungen3 ,4 verbunden ist. Die Brennstoffversorgungen3 ,4 sind jeweils mit einer Primärluftleitung16 verbunden, in der ein Durchflussmesser12 angeordnet ist. Die der Brennstoffversorgung3 ,4 zugeführte Primärluft fördert den Kohlenstaub als ein Kohlenstaub-Luft-Gemisch zu den Primärrohren6 der Kohlenstaubbrenner1 ,2 . - Vor dem Eintritt in die jeweiligen Kohlenstaubbrenner
1 ,2 ist in jeder Zuführungsleitung15 eine als Absperrschieber17 ausgebildete Absperreinrichtung angeordnet, die quer zu der Achse der Strömungsrichtung des Kohlenstaub-Luft-Gemisches ausgerichtet ist. Der Absperrschieber17 besteht aus einer Schieberplatte18 , an der eine Schubstange19 befestigt ist (2 ). An die Schubstange19 greift ein Antriebsmotor20 oder eine Handverstellung zur Betätigung der Schieberplatte18 an. In der Schließstehlung des Absperrschiebers17 verschließt die Schieberplatte18 den Querschnitt der Zuführungsleitung15 vollständig, wie in5 dargestellt. - Die Absperreinrichtung ist mit einer Kühleinrichtung zur Kühlung der Teile der jeweiligen Kohlenstaubbrenner
1 ,2 kombiniert, die das Kohlenstaub-Luft-Gemisch führen. Als Kühlmedium dient vorzugsweise ein Teilstrom der Verbrennungsluft. Zu diesem Zweck ist die kombinierte Absperr-Kühleinrichtung eines jeden Kohlenstaubbrenners1 ,2 mit einer Kühlluftleitung21 verbunden, in der ein Absperrorgan22 angeordnet ist (1 ). Die Kühlluftleitungen21 sind vorzugsweise an die Verbrennungsluftleitungen10 angeschlossen. Je nach den Betriebserfordernissen und nach der Lage des Einbauortes des Absperrschiebers17 kann anstelle der heißen Verbrennungsluft aus der Verbrennungsluftversorgung auch andere in der Kohlenstaubfeuerungsanlage verfügbare Luft, z. B. die der Mühle zugeführte Kaltluft oder auch Rauchgas verwendet werden. - Im Einzelnen besteht die Kühleinrichtung jedes der jeweiligen Kohlenstaubbrenner
1 ,2 aus einem Luftkasten23 , der stromabwärts von dem Absperrschieber17 seitlich an der von dem Kohlenstaub-Luft-Gemisch durchströmten Zuführungsleitung15 angebracht und mit dieser dicht verbunden ist. Vorzugsweise umschließt der Luftkasten23 stromabwärts von dem Absperrschieber17 die Zuführungsleitung15 allseitig und dicht. Der Luftkasten23 ist mit einem Eintrittstutzen24 versehen, der jeweils an eine der Kühlluftleitungen21 angeschlossen ist. - Gemäß
3 bis5 ist im Bereich des Luftkastens23 in der Wand der Zuführungsleitung15 eine Öffnung25 vorgesehen, die durch eine Schließplatte26 vom Inneren des Luftkastens23 her verschließbar ist. Auf der der Öffnung25 abgewandten Seite ist an der Schließplatte26 ein erster Hebel27 gelenkig angebracht. Der erste Hebel27 ist ebenso wie ein zweiter Hebel28 und ein dritter Hebel29 drehfest mit einer in einem Drehgelenk gelagerten Welle30 verbunden. Die Welle30 ist drehbar in dem Luftkasten23 gelagert und ragt beidseitig abgedichtet aus dem Luftkasten23 heraus. Die Hebel28 ,29 sind außerhalb des Luftkastens23 jeweils mit einem der herausragenden Enden der Welle30 drehfest verbunden. An das freie Ende des zweiten Hebels28 greift eine auf Zug beanspruchten Feder31 an, die außerhalb an dem Luftkasten23 befestigt ist. Das freie Ende des dritten Hebels29 ist mit einer Gelenkstange32 verbunden, die gelenkig an einen vierten Hebel33 angreift, der drehfest mit der Welle eines Ritzels34 verbunden ist. Das Ritzel34 steht in Wirkverbindung mit einer Zahnstange35 , die auf dem hinteren Ende der Schieberplatte18 des Absperrschiebers17 angebracht ist. - Die kombinierte Absperr- und Kühleinrichtung arbeitet in der nachfolgend beschriebenen Weise. In der Betriebssituation der Kohlenstaubfeuerungsanlage (
3 ) ist die Zuführungsleitung15 für die Zufuhr des Kohlenstaub-Luft-Gemisches zu den jeweiligen Kohlenstaubbrennern1 ,2 geöffnet, und die Öffnung25 in der Wand der Zuführungsleitung15 für den Eintritt der Kühlluft ist verschlossen. Dabei wird die Schließplatte26 über den ersten Hebel27 und den fest mit ihm verbundenen zweiten Hebel28 von der seitlich angeordneten Feder31 fest auf die Öffnung25 in der Zuführungsleitung15 gedrückt. Der Luftkasten23 , der die Zuführungsleitung15 in diesem Bereich umschließt, ist mit Luft gefüllt, so dass sich in diesem Bereich der Zuführungsleitung15 eine gleichmäßige Temperatur einstellt. Dadurch ist ein Verziehen der Zuführungsleitung15 und der Schließplatte26 durch ungleiche thermische Beanspruchung ausgeschlossen. Der statische Druck der Kühlluft in dem Luftkasten23 ist immer höher als der statische Druck des Kohlenstaub-Luft-Gemisches in der Zuführungsleitung15 . Dadurch ist eine eventuelle Leckage nur in Richtung des Strömungsweges des Kohlenstaub-Luft-Gemisches möglich, so dass ein Austreten von Kohlenstaub in den Luftkasten23 nicht erfolgen kann. - In der in
4 gezeigten Betriebsstellung des Absperrschibers17 ist die Brennstoffzufuhr zu dem betreffenden der jeweiligen Kohlenstaubbrenner1 ,2 bereits beendet und die Schieberplatte18 des Absperrschiebers17 schon zu 90% geschlossen. Die Zahnstange35 ist auf der Schieberplatte18 in einer solchen Entfernung von deren Vorderkante angebracht, dass die Zahnstange35 im Zuge der Schließbewegung des Absperrschiebers17 erst kurz vor Erreichen der Schließstellung in das Ritzel34 eingreift. Die Schließplatte26 wird dadurch noch immer von der Federkraft der Feder31 in der Schließposition gehalten. - Bei weiterer Absperrung der Zuführungsleitung
15 treibt die Zahnstange35 das Ritzel34 an, wodurch über den vierten Hebel33 , die Gelenkstange32 , den dritten Hebel29 und den ersten Hebel27 die Schließplatte26 entgegen der wirksamen Federkraft der Feder31 betätigt wird. Die Betätigung der Schließplatte26 erfolgt damit direkt über die Schieberplatte18 des Absperrschiebers17 . Die Schließplatte26 gibt jetzt die Öffnung25 frei. In dieser Position ist der Weg der Brennstoffversorgung sicher abgesperrt. Die Kühlluft strömt über die Öffnung25 in der Wand der Zuführungsleitung15 auf der Abströmseite des Absperrschiebers17 ein und tritt an der Brennerdüse des jeweiligen der Kohlenstaubbrenner1 ,2 aus und in den Feuerraum ein. Durch diese Luftströmung wird neben der Kühlung des Primärrohres6 und der Brennerdüse ein Rückströmen heißer Verbrennungsgase in die Kohlenstaubbrenner1 ,2 verhindert. Die Strömungsrichtung der Kühlluft und des Kohlenstaub-Luft-Gemisches ist in den3 bis5 durch Pfeile gekennzeichnet.
Claims (6)
- Absperreinrichtung an Kohlenstaubbrennern (
1 ,2 ) einer Kohlenstaubfeuerung, wobei jeder Kohlenstaubbrenner (1 ,2 ) ein Kohlenstaub-Luft-Gemisch führendes Primärrohr (6 ) aufweist, das mit einer Zuführungsleitung (15 ) zur Zuführung des Kohlenstaub-Luft-Gemisches zu den jeweiligen Kohlenstaubbrennern (1 ,2 ) verbunden ist und wobei in der Zuführungsleitung (15 ) ein mit einer Schieberplatte (18 ) versehener Absperrschieber (17 ) zum Verschließen der Zuführungsleitung (15 ) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsleitung (15 ) auf der Abströmseite des Absperrschiebers (17 ) mit einem mit Luft beaufschlagten Luftkasten (23 ) dicht verbunden ist, dass im Bereich des Luftkastens (23 ) in der Wand der Zuführungsleitung (15 ) eine durch eine Schließplatte (26 ) verschließbare Öffnung (25 ) angebracht ist und dass die Schließplatte (26 ) synchron mit dem Absperrschieber (17 ) so betätigbar angeordnet ist, dass die Öffnung (25 ) in der Schließstellung des Absperrschiebers (17 ) freigegeben und in Offenstellung des Absperrschiebers (17 ) verschlossen ist. - Absperreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkasten (
23 ) die Zuführungsleitung (15 ) auf der Abströmseite des Absperrschiebers (17 ) allseitig dicht umschließt. - Absperreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der statische Druck der Luft in dem Luftkasten (
23 ) auf einen höheren Wert gehalten ist als der. Druck des Kohlenstaub-Luft-Gemisches in der Zuführungsleitung (15 ). - Absperreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließplatte (
26 ) mit einem aus mehreren Hebeln (27 ,28 ,29 ,33 ) und einer Gelenkstange (32 ) bestehenden Gestänge versehen ist, an das eine die Schließplatte (26 ) in Schließstellung haltende, auf Zug beanspruchte Feder (31 ) angreift und das mit der Schieberplatte (18 ) des Absperrschiebers (17 ) mechanisch gekoppelt ist. - Absperreinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Schieberplatte (
18 ) des Absperrschiebers (17 ) eine Zahnstange (35 ) angebracht ist, dass die Zahnstange (35 ) am Ende des Schließweges des Absperrschiebers (17 ) mit einem ortsfest gelagerten Ritzel (34 ) in Eingriff zu bringen ist, das über einen drehfest mit dem Ritzel (34 ) verbundenen Hebel (33 ) mit dem Gestänge verbunden ist. - Absperreinrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Rückseite der Schließplatte (
26 ) ein erster Hebel (27 ) gelenkig angebracht ist, der mit einer in dem Luftkasten (23 ) gelagerten Welle (30 ) drehfest verbunden ist, dass die Welle (30 ) beidseitig abgedichtet aus dem Luftkasten herausragt, dass außerhalb des Luftkastens (23 ) ein zweiter und ein dritter Hebel (28 ,29 ) mit der Welle (30 ) verbunden sind, dass an das freie Ende des zweiten Hebels (28 ) die Feder (31 ) angreift und dass das freie Ende des dritten Hebels (29 ) über eine Gelenkstange (32 ) mit dem über das Ritzel (34 ) drehfest verbundenen Hebel (33 ) gelenkig verbunden ist.
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