DE112011103913T5

DE112011103913T5 - Mit Brennstoffstaub befeuertes Kesselsystem

Info

Publication number: DE112011103913T5
Application number: DE112011103913T
Authority: DE
Inventors: Masato Tamura; Ryunosuke Itokazu
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-09-12
Also published as: JP5707897B2; JP2012112582A; AU2011332718A1; WO2012070597A1; AU2011332718B2; MY165636A

Abstract

In einem mit Brennstoffstaub befeuerten Kesselsystem sind in horizontaler Richtung abwechselnd eine erste Düse (4a1, 4a3, 4a5, 4b2, 4b4), um Brennstoffstaub zu einer Ofenwand eines Ofens herauszuschießen, und eine zweite Düse (4a2, 4a4, 4b1, 4b3, 4b5), um als Luft zur Verbrennung Hochtemperaturverbrennungsluft herauszuschießen, angeordnet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf ein mit Brennstoffstaub befeuertes Kesselsystem, um Brennstoffstaub durch Hochtemperaturluftverbrennung zu verbrennen.
HINTERGRUND
Als ein mit Brennstoffstaub befeuertes Kesselsystem, um eine Hochtemperaturluftverbrennung von Brennstoffstaub, beispielsweise Kohlenstaub, durchzuführen, lässt sich das im Patentdokument 1 offenbarte System nennen. Gemäß dem im Patentdokument 1 offenbarten, mit Brennstoffstaub befeuerten Kesselsystem sind von einer unteren Position aus in Auf- und Abrichtung getrennt Hochtemperaturluftdüsen, Brennstoffdüsen und Sekundärluftdüsen angeordnet. Aus den Brennstoffdüsen wird Kohlenstaub herausgeschossen, und aus den Hochtemperaturluftdüsen wird zum Kohlenstaubstrom hin Hochtemperaturluft ausgestoßen. Dann wird der Kohlenstaub gezündet und verbrannt. Des Weiteren wird oberhalb der Flamme aus den Sekundärluftdüsen die Sekundärluft herausgeschossen, und noch nicht verbrannter Brennstoff wird verbrannt.
In dem im Patentdokument 1 offenbarten, mit Brennstoffstaub befeuerten Kesselsystem sind die Hochtemperaturluftdüsen und die Sekundärluftdüsen bezogen auf eine einzelne Brennstoffdüse getrennt angeordnet. Es ist daher wünschenswert, die Düsen auf einer Ofenwandoberfläche in einer einfachen Anordnung zu installieren.
Um das oben beschriebene Problem zu lösen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein mit Brennstoffstaub befeuertes Kesselsystem zur Verfügung zu stellen, mit dem es möglich ist, mit einer einfachen Düsenanordnung eine Hochtemperaturluftverbrennung durchzuführen.
STAND DER TECHNIK

Patentdokument 1: JP 2005-265298 A

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein mit Brennstoffstaub befeuertes Kesselsystem, bei dem in horizontaler Richtung abwechselnd eine erste Düse, um Brennstoffstaub zu einer Ofenwand eines Ofens herauszuschießen, und eine zweite Düse, um als Luft zur Verbrennung Luft zur Hochtemperaturverbrennung herauszuschießen, angeordnet ist.
Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf das mit Brennstoffstaub befeuerte Kesselsystem, bei dem in horizontaler Richtung zumindest auf einer Stufe zwei oder mehr Brennstoffstaubbrenner angeordnet sind, die die erste Düse und die zweite Düse, die konzentrisch zur ersten Düse gelegen ist, haben, und bei dem die Verbrennung des Brennstoffstaubs durch jeden der Brennstoffstaubbrenner erfolgt oder einer der nebeneinander liegenden Brennstoffstaubbrenner das Herausschießen der Luft zur Verbrennung beendet und den Brennstoffstaub herausschießt und der andere der Brennstoffstaubbrenner das Herausschießen des Brennstoffstaubs beendet und die Luft zur Verbrennung herausschießt und eine Hochtemperaturluftverbrennung erfolgt.
Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf das mit Brennstoffstaub befeuerte Kesselsystem, das außerdem einen Wärmetauscher umfasst, wobei die Luft zur Verbrennung durch den Wärmetauscher mit einem Abgas aus dem Ofen Wärme tauscht und auf die erforderliche Temperatur erwärmt wird und zudem vor dem Wärmetauschvorgang mit dem Abgas gemischt wird und als Luft zur Hochtemperaturverbrennung dient.
Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf das mit Brennstoffstaub befeuerte Kesselsystem, bei dem der Brennstoffstaubbrenner einen Brenner zur Hilfsverbrennung hat, um in der Mitte selbst entzündbaren Brennstoff zu verbrennen, und unter Hochtemperaturluftverbrennungsbedingungen gleichzeitig eine Verbrennung durch den Brenner zur Hilfsverbrennung erfolgt.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf das mit Brennstoffstaub befeuerte Kesselsystem, bei dem die Düsen in Auf- und Abrichtung in ein oder mehr Stufen vorgesehen sind und die erste Düse und die zweite Düse sowohl in horizontaler Richtung als auch in Auf- und Abrichtung nebeneinander angeordnet sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein mit Brennstoffstaub befeuertes Kesselsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
2 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel des Kohlenstaubbrenners zeigt, der in dem mit Brennstoffstaub befeuerten Kesselsystem zu verwenden ist; und
3 zeigt eine Zeichnung einer Anordnung, wenn der Kohlenstaubbrenner in dem mit Brennstoffstaub befeuerten Kesselsystem Anwendung findet.
Bezugszeichenliste

1: Ofen
2: Wärmetauscher
3: Kohlenstaubmühle
4: Kohlenstaubbrenner
8: Steuerungsvorrichtung
11: Primärluft-Blasleitung
12: Kohlenstaub-Zuführungsrohr
13: Schnittdämpfer
14: Sekundärluft-Blasleitung
15: Abgasleitung
19: Brennstoff-Zuführungsrohr
20: Durchsatz-Einstelleinheit
21: Durchsatz-Einstellventil
22: Temperaturdetektor
27: Düsenhaupteinheit
29: Innenrohrdüse
31: Ölbrenner
33: Kohlenstaubmischstrom
34: Sekundärverbrennungsluft
36: Tertiärverbrennungsluft
38: Luftmengen-Einstellschaufel
41: Drehantriebsmechanismus

BESTE AUSFÜHRUNGSART DER ERFINDUNG
Es folgt nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 1 wird zunächst ein Beispiel eines Kohlenstaubbrenners beschrieben, der in einem mit Brennstoffstaub befeuerten Kesselsystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel zu verwenden ist.
In 1 stellt die Bezugszahl 1 einen Ofen dar, die Zahl 2 stellt einen Wärmetauscher dar, der unter Verwendung von Abgasabwärme als Wärmequelle betrieben wird, die Zahl 3 stellt eine Kohlenstaubmühle dar, die Zahl 4 stellt so viele auf einer Ofenwand installierte Kohlenstaubbrenner wie erforderlich dar, die Zahl 5 stellt ein Primärluftgebläse dar, um Primärluft zuzuführen, die Zahl 6 stellt ein Sekundärluftgebläse dar, um Sekundärluft zuzuführen, die Zahl 7 stellt ein Abgasgebläse dar, um Abgas abzugeben, und die Zahl 8 stellt eine Steuerungsvorrichtung dar. Die Kohlenstaubbrenner 4 sind auf zwei oder mehr in Auf- und Abrichtung angeordneten Stufen vorgesehen (in der Figur sind zwei Stufen gezeigt) und sind in horizontaler Richtung mit einem vorbestimmten Abstand angeordnet.
Mit dem Wärmetauscher 2 ist eine Primärluft-Blasleitung 11 verbunden. Die Primärluft-Blasleitung 11 wird dazu verwendet, Primärluft, die vom Wärmetauscher 2 auf eine vorbestimmte Temperatur von z. B. 200°C erwärmt wird, zur Kohlenstaubmühle 3 zu führen. Die Kohlenstaubmühle 3 zerkleinert Kohlebrocken zu Kohlenstaub. Indem die Primärluft als Trägermedium verwendet wird, wird der Kohlenstaub über Kohlenstaub-Zuführungsrohre 12 den Kohlenstaubbrennern 4 getrennt zugeführt. An jedem Kohlenstaub-Zuführungsrohr 12 ist ein Schnittdämpfer 13 vorgesehen, und jedes Kohlenstaub-Zuführungsrohr 12 kann durch den Schnittdämpfer 13 getrennt abgeschnitten oder geöffnet werden, so dass der Kohlenstaub den Kohlenstaubbrennern 4 getrennt zugeführt oder seine Zufuhr unterbrochen werden kann.
Mit dem Wärmetauscher 2 ist eine Sekundärluft-Blasleitung 14 verbunden. Die Sekundärluft-Blasleitung 14 dient dazu, den Kohlenstaubbrenner 4 mit der Sekundärluft zu versorgen, die von dem Sekundärluftgebläse 6 aus als Luft zur Verbrennung zugesandt wird. Die Sekundärluft-Blasleitung 14 dient dazu, den Kohlenstaubbrenner 4 mit Hochtemperaturluft zu versorgen, wenn eine Hochtemperaturluftverbrennung erfolgt. Mit der Sekundärluft-Blasleitung 14 ist eine Abgasleitung 15 verbunden. Die Abgasleitung 15 entzieht einem Gaszug 16 des Ofens 1 vor dem Wärmetauschvorgang Hochtemperaturabgas, und das Abgas wird mit der Sekundärluft gemischt. Wenn das Hochtemperaturabgas mit der Sekundärluft gemischt wird, erreicht die Temperatur der Sekundärluft einen höheren Temperaturwert als die Temperatur, die durch das Erwärmen vom Wärmetauscher 2 erreicht wird.
Auf der Abgasleitung 15 ist eine Durchsatz-Einstelleinheit 20 installiert, und durch die Durchsatz-Einstelleinheit 20 wird die Mischmenge oder das Mischungsverhältnis des Abgases eingestellt. Die Temperatur ändert sich zwar abhängig vom Mischungsverhältnis des Abgases, doch wird die Temperatur der Sekundärluft nach dem Mischen auf beispielsweise 800°C eingestellt.
Auf jeder der Sekundärluft-Blasleitungen 14 ist jeweils ein Durchsatz-Einstelldämpfer 17 mit Öffnungs- und Schließfunktion vorgesehen. Der Durchsatz-Einstelldämpfer 17 ist so gestaltet, dass er den Durchsatz der Sekundärluft zur Versorgung des Kohlenstaubbrenners 4 einstellt oder die Zufuhr der Sekundärluft abschneidet.
Der Kohlenstaubbrenner 4 hat (später beschriebene) Luftmengen-Einstellschaufeln, die der Sekundärluft eine Rotationsströmung verleihen. Durch die Luftmengen-Einstellschaufeln wird der Durchsatz der Sekundärluft eingestellt, oder die Zufuhr der Sekundärluft wird abgeschnitten.
Der Kohlenstaubbrenner 4 hat einen (später beschriebenen) Brenner zur Hilfsverbrennung. Der Hilfsverbrennungsbrenner verwendet als Brennstoff Öl oder Gas und ist autonom entflammbar, selbst wenn sich der Ofen 1 bei einer niedrigen Temperatur (z. B. Zimmertemperatur) befindet. Mit dem Brenner zur Hilfsverbrennung ist ein Brennstoff-Zuführungsrohr 19 verbunden, und der Brenner zur Hilfsverbrennung ist über das Brennstoff-Zuführungsrohr 19 mit einer (nicht gezeigten) Brennstoff-Zuführungsquelle verbunden. Auf dem Brennstoff-Zuführungsrohr 19 ist ein Durchsatz-Einstellventil 21 vorgesehen. Durch das Durchsatz-Einstellventil 21 wird die Zufuhrmenge des Brennstoffs eingestellt oder es erfolgt eine Brennstoffzufuhr oder -unterbrechung.
In dem Gaszug 16 befindet sich ein Temperaturdetektor 22, um die Abgastemperatur zu erfassen, und das Erfassungsergebnis von dem Temperaturdetektor 22 wird in die Steuerungsvorrichtung 8 eingegeben. Die Steuerungsvorrichtung 8 steuert die Kohlenstaubmühle 3, den Schnittdämpfer 13, den Durchsatz-Einstelldämpfer 17, die Durchsatz-Einstelleinheit 20 und das Durchsatz-Einstellventil 21 zu den erforderlichen Zeitpunkten im erforderlichen Zustand.
2 zeigt ein Beispiel des Kohlenstaubbrenners 4. Unter Bezugnahme auf 2 erfolgt nun eine Beschreibung der allgemeinen Merkmale des Kohlenstaubbrenners 4.
Auf einer Ofenwand 24 ist ein Hals 25 vorgesehen, und auf der Ofenwand 24 ist auf der entgegengesetzten Seite des Ofens 1 ein Düsenboden 26 montiert. Der Kohlenstaubbrenner 4 ist innerhalb des Düsenbodens 26 untergebracht, und der Kohlenstaubbrenner 4 ist zum Hals 25 konzentrisch angeordnet.
Der Kohlenstaubbrenner 4 hat eine Düsenhaupteinheit 27 als eine erste Düse und eine Sekundärluft-Einstelleinheit 28, die so angeordnet ist, dass sie einen vorderen Endabschnitt der Düsenhaupteinheit 27 umschließt.
Die Düsenhaupteinheit 27 hat eine Innenrohrdüse 29, die konzentrisch zur Düsenhaupteinheit 27 montiert ist, und einen Ölbrenner 31 als einen Brenner zur Hilfsverbrennung, der entlang der Mittellinie der Innenrohrdüse 29 angeordnet ist. Zwischen der Düsenhaupteinheit 27 und der Innenrohrdüse 29 ist ein Brennstoff-Führungsraum 32 ausgebildet. Der Brennstoff-Führungsraum 32 ist ein Raum in einem Hohlrohr, dessen Ende auf der Seite des Ofens 1 offen ist.
Das Kohlenstaub-Zuführungsrohr 12 steht mit einem hinteren Endabschnitt der Düsenhaupteinheit 27 (d. h. einem Endabschnitt auf der zum Ofen 1 entgegengesetzten Seite) in Verbindung. Über das Kohlenstaub-Zuführungsrohr 12 strömt aus tangentialer Richtung ein Kohlenstaubmischstrom 33, der ein Gemischstrom des Kohlenstaubs und der Primärluft ist, in den Brennstoff-Führungsraum 32.
Dann strömt der Kohlenstaubmischstrom 33 unter Rotation durch den Brennstoff-Führungsraum 32 zum vorderen Ende und wird aus dem vorderen Ende herausgeschossen.
Die Sekundärluft-Blasleitung 14 steht mit dem Düsenboden 26 in Verbindung, und über die Sekundärluft-Blasleitung 14 strömt als Sekundärverbrennungsluft 34 die Luft zur Verbrennung ein. Mit der Basis der Innenrohrdüse 29 steht ein Ende des Tertiärluft-Einlassrohrs 35 in Verbindung, und das andere Ende des Tertiärluft-Einlassrohrs 35 öffnet sich zum inneren Abschnitt des Düsenbodens 26. Das Tertiärluft-Einlassrohr 35 nimmt die dem Düsenboden 26 zugeführte Luft zur Verbrennung und leitet die Luft zur Verbrennung als Hilfsluft zur Verbrennung, d. h. als Tertiärverbrennungsluft 36, zur Innenrohrdüse 29.
Die Sekundärluft-Einstelleinheit 28 hat eine Sekundärluft-Führungsleitung 37 als eine zweite Düse und Luftmengen-Einstellschaufeln 38. Die Basis der Sekundärluft-Führungsleitung 37 öffnet sich über den gesamten Umfang zum inneren Abschnitt des Düsenbodens 26 und ihr Durchmesser nimmt zum vorderen Ende hin ab. Die Luftmengen-Einstellschaufeln 38 sind auf der Basis der Sekundärluft-Führungsleitung 37 über den Umfang hinweg mit gleichem Abstand zueinander montiert. Die Luftmengen-Einstellschaufeln 38 sind so gestaltet, dass sie um eine horizontale Drehachse 39 herum drehbar sind, und alle Luftmengen-Einstellschaufeln 38 sind so gestaltet, dass die Schaufeln durch einen Drehantriebsmechanismus 41 synchron angetrieben werden. Die Sekundärluft-Führungsleitung 37 erfüllt die Funktion einer Sekundärluft-Blasdüse.
Die Luftmengen-Einstellschaufeln 38 werden durch den Drehantriebsmechanismus 41 jeweils bei einem erforderlichen Winkel gehalten. Dadurch wird der Sekundärverbrennungsluft 34 eine Rotationsströmung verliehen, wobei der Rotationsgrad abhängig vom Winkel der Luftmengen-Einstellschaufel 38 eingestellt wird. Wenn dafür gesorgt wird, dass die Luftmengen-Einstellschaufeln 38 eng aneinander liegen, kann der Öffnungsabschnitt der Basis des Sekundärluft-Führungsleitung 37 vollständig geschlossen werden. Das vordere Ende der Sekundärluft-Führungsleitung 37 ist so gestaltet, dass es in den Hals 25 übergeht.
Es folgt nun eine kurze Beschreibung der Verbrennung am Kohlenstaubbrenner 4. Dem Ölbrenner 31 wird als Brennstoff Öl zugeführt. Sobald das Öl eingesprüht wird, wird das Öl gezündet und es erfolgt eine Hilfsverbrennung. Die Hilfsverbrennung wird fortgesetzt, bis das Ofeninnere eine vorbestimmte Temperatur erreicht. Wenn das Ofeninnere die vorbestimmte Temperatur erreicht und die Sekundärverbrennungsluft 34 einen Grad an Temperatur erreicht, der für die autonome Verbrennung des Kohlenstaubs ausreicht, wird von dem Kohlenstaub-Zuführungsrohr 12 aus der Kohlenstaubmischstrom 33 zugeführt.
Der Kohlenstaubmischstrom 33 strömt unter Rotation in den Brennstoff-Führungsraum 32. Während der Kohlenstaubmischstrom 33 durch den Brennstoff-Führungsraum 32 geht, wird der Kohlenstaubmischstrom 33 verdichtet und aus dem vorderen Ende der Düsenhaupteinheit 27 herausgeschossen. Der Sekundärluft-Einstelleinheit 28 wird vom Düsenboden 26 aus die Sekundärverbrennungsluft 34 zugeführt. Dann wird der Sekundärverbrennungsluft 34 durch die Luftmengen-Einstellschaufeln 38 eine Rotationsströmung verliehen. Nachdem die Luftmenge eingestellt worden ist, wird die Sekundärverbrennungsluft 34 über die Sekundärluft-Führungsleitung 37 aus dem Hals 35 in den Ofen 1 herausgeschossen. Dann wird die Sekundärverbrennungsluft 34 mit dem Kohlenstaubmischstrom 33 gemischt, und es erfolgt eine Kohlenstaubverbrennung.
Die Mischverbrennungsbedingung der Hilfsverbrennung durch den Ölbrenner 31 und der Kohlenstaubverbrennung durch den Kohlenstaubbrenner 4 wird fortgesetzt. Wenn die Kohlenstaubverbrennung durch den Kohlenstaubbrenner 4 allein dazu in der Lage ist, eine autonome Verbrennung (d. h. eine stabile Verbrennung) durchzuführen, wird die Hilfsverbrennung durch den Ölbrenner 31 unterbrochen und wird zur stabilen Verbrennung durch den Kohlenstaubbrenner 4 allein gewechselt.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 1 bis 3 der Betrieb des mit Brennstoffstaub befeuerten Kesselsystems gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Wenn die Ofeninnentemperatur beim Start des Kesselbetriebs niedrig ist, wird von der Steuerungsvorrichtung 8 gleichzeitig mit dem Start der Zufuhr von Öl durch das Durchsatz-Einstellventil 21 die Zufuhrmenge eingestellt, und es wird die Öffnung des Durchsatz-Einstelldämpfers 17 eingestellt. Nachdem der Durchsatz eingestellt worden ist, wird dann die Sekundärverbrennungsluft 34 zugeführt, und durch den am Kohlenstaubbrenner 4 vorgesehenen Ölbrenner 31 erfolgt eine Hilfsverbrennung. Die Temperatur im Ofen wird durch den Temperaturdetektor 22 erfasst, und das Erfassungsergebnis wird zur Steuerungsvorrichtung 8 gesandt. Die Steuerungsvorrichtung 8 stellt die Winkel der Luftmengen-Einstellschaufeln 38 und den Rotationsgrad der Sekundärverbrennungsluft 34 ein.
Beruhend auf dem Erfassungsergebnis durch den Temperaturdetektor 22 steuert die Steuerungsvorrichtung 8 wie unten beschrieben die Verbrennung. Wenn sich die Ofeninnentemperatur auf einen vorbestimmten Temperaturwert (1. Schwellentemperatur) erhöht, wird die Kohlenstaubmühle 3 angetrieben, und der Schnittdämpfer 13 wird geöffnet. Dann wird der Kohlenstaub dem Kohlenstaubbrenner 4 zugeführt (Zufuhr des Kohlenstaubmischstroms 33), und es erfolgt eine Mischverbrennung durch den Kohlenstaubbrenner 4 und den Ölbrenner 31. In dem Moment, in dem die von dem Temperaturdetektor 22 erfasste Temperatur einen vorbestimmten Wert erreicht, wechselt der Verbrennungsvorgang weiter zur Kohlenstaubverbrennung (stabilen Verbrennung) durch den Kohlenstaubbrenner 4.
Die Steuerungsvorrichtung 8 steuert abhängig vom Verbrennungszustand den Drehantriebsmechanismus 41, und es werden Öffnung und Winkel der Luftmengen-Einstellschaufeln 38 eingestellt.
In dem Fall, dass weiter zur Hochtemperaturluftverbrennung gewechselt wird, wenn die von dem Temperaturdetektor 22 erfasste Temperatur des Abgases einen vorbestimmten höheren Temperaturwert (2. Schwellentemperatur) erreicht, wird mittels der Steuerungsvorrichtung 8 die Durchsatz-Einstelleinheit 20 mit einer vorbestimmten Öffnung geöffnet. Dann wird dem Gaszug 16 das Abgas entzogen, und das Abgas wird mit der Luft zur Verbrennung gemischt, die durch die Sekundärluft-Blasleitung 14 strömt. Dann wird die Temperatur der Sekundärluft auf einen vorbestimmten Wert von beispielsweise 800°C eingestellt, d. h. auf die Temperatur, bei der eine Hochtemperaturluftverbrennung erfolgen kann.
3 stellt eine Bedingung dar, bei der die Kohlenstaubbrenner 4 jeweils auf oberen und unteren zwei Stufen angeordnet sind. Dabei werden die Kohlenstaubbrenner 4 auf der oberen Stufe jeweils mit 4a1, 4a2, 4a3, 4a4 und 4a5 bezeichnet, und die Kohlenstaubbrenner 4 auf der unteren Stufe werden jeweils mit 4b1, 4b2, 4b3, 4b4 und 4b5 bezeichnet. Wenn zur Hochtemperaturluftverbrennung gewechselt wird, wird für die Kohlenstaubbrenner 4a1, 4a3 und 4a5 unter den Kohlenstaubbrennern 4 auf der oberen Stufe und für die Kohlenstaubbrenner 4b2 und 4b4 unter den Kohlenstaubbrennern 4 auf der unteren Stufe durch die Luftmengen-Einstellschaufeln 38 der Gesamtumfang des Öffnungsabschnitts der Sekundärluft-Führungsleitung 47 vollständig geschlossen. Die Zufuhr der Luft zur Verbrennung wird unterbrochen, und es wird nur der Kohlenstaubmischstrom 33 zugeführt. Die Zufuhr der Luft zur Verbrennung kann auch mittels des Durchsatz-Einstelldämpfers 17 unterbrochen werden.
Gleichzeitig wird für die Kohlenstaubbrenner 4a2 und 4a4 unter den Kohlenstaubbrennern 4 auf der oberen Stufe und für die Kohlenstaubbrenner 4b1, 4b3 und 4b5 unter den Kohlenstaubbrennern 4 auf der unteren Stufe durch den Schnittdämpfer 13 die Zufuhr des Kohlenstaubmischstroms 33 unterbrochen. Dann wird durch die Luftmengen-Einstellschaufeln 38 der Gesamtumfang des Öffnungsabschnitts der Sekundärluft-Führungsleitung 37 vollständig geöffnet und auf die vorgeschriebene Öffnung eingestellt, und es wird nur die Luft zur Verbrennung (d. h. die Luft zur Hochtemperaturverbrennung) zugeführt.
Dadurch sind die Kohlenstaubbrenner 4a1, 4a2, 4a3, 4a4 und 4a5 und die Kohlenstaubbrenner 4b1, 4b2, 4b3, 4b4 und 4b5 auf jeder Stufe jeweils abwechselnd als die Kohlenstaubbrenner 4, die den Kohlenstaubmischstrom 33 herausschießen, und die Kohlenstaubbrenner 4, die die Luft zur Hochtemperaturverbrennung herausschießen, angeordnet. Des Weiteren sind die Kohlenstaubbrenner 4, die auf der oberen und unteren Stufe nebeneinander liegen, jeweils als die Kohlenstaubbrenner, die den Kohlenstaubmischstrom 33 herausschießen, und die Kohlenstaubbrenner, die die Luft zur Hochtemperaturverbrennung herausschießen, aufgeteilt. Mit anderen Worten wird dafür gesorgt, dass die Kohlenstaubbrenner 4, die den Kohlenstaubmischstrom 33 herausschießen, und die Kohlenstaubbrenner 4, die die Luft zur Hochtemperaturverbrennung herausschießen, jeweils im Zickzack angeordnet sind.
Bei der Hochtemperaturluftverbrennung wird der Kohlenstaub des Kohlenstaubmischstroms 33, der von den Kohlenstaubbrennern 4a1, 4a3 und 4a5 unter den Kohlenstaubbrennern 4 auf der oberen Stufe und von den Kohlenstaubbrennern 4b2 und 4b4 unter den Brennern auf der unteren Stufe herausgeschossen wird, im Ofen mit der Luft zur Hochtemperaturverbrennung gemischt und in Kontakt gebracht, die von den Kohlenstaubbrennern 4a2 und 4a4 unter den Kohlenstaubbrennern 4 auf der oberen Stufe und von den Kohlenstaubbrennern 4b1, 4b3 und 4b5 unter den Brennern auf der unteren Stufe herausgeschossen wird, und der Kohlenstaub entzündet sich und verbrennt.
Daher ist die Brennbedingung des Kohlenstaubs eine allmähliche Verbrennung ohne Verbrennungsspitzentemperatur und eine Verbrennung unter einer Umgebung, in der die Sauerstoffdichte gering ist, und dies ermöglicht es, die Erzeugung von Stickoxiden (NOx) zu unterdrücken.
Falls Brennstoffstaub mit weniger flüchtigen Bestandteilen oder Brennstoffstaub, der nicht autonom brennbar ist, verwendet wird, kann gleichzeitig die Hilfsverbrennung durch den Ölbrenner 31 der Kohlenstaubrenner 4a1, 4a3, 4a5, 4b2 und 4b4 genutzt werden, die den Kohlenstaub herausschießen.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Kohlenstaubbrenner 4 auf zwei Stufen angeordnet, doch können die Kohlenstoffbrenner auch auf einer einzelnen Stufe oder auf drei Stufen oder mehr angeordnet werden. Das heißt, es würde reichen, wenn einer der nebeneinander liegenden Kohlenstaubbrenner 4 den Kohlenstaubmischstrom 33 herausschießt und der andere der Brenner die Luft zur Hochtemperaturverbrennung herausschießt.
Wenn es bei diesem Ausführungsbeispiel wie oben beschrieben so eingerichtet wird, dass eine Vielzahl der Kohlenstaubbrenner 4 mit dem gleichen Aufbau angeordnet ist und dass der Aspekt der Zufuhr des Kohlenstoffmischstroms 33 oder der Zufuhr der Sekundärverbrennungsluft 34 geändert wird, können die Kohlenstaubbrenner 4 getrennt als die Düse, die ausschließlich den Kohlenstaubmischstrom herausschießt, und auch als die Düse verwendet werden, die ausschließlich die Luft zur Verbrennung herausschießt. Dadurch ist es nicht nötig, getrennt ausschließliche Düsen zum Herausschießen des Kohlenstaubmischstroms und ausschließliche Düsen zum Herausschießen der Luft zur Verbrennung anzufertigen. Es ist daher möglich, die Herstellungskosten zu verringern und den Einsatzbereich des Systems zu verbessern. Des Weiteren können durch das gleiche mit Brennstoffstaub befeuerte Kesselsystem eine normale Verbrennung und eine Hochtemperaturluftverbrennung durchgeführt werden, und es können mehrere Arten von Verbrennung und Verhalten realisiert werden.
Des Weiteren sind in diesem Ausführungsbeispiel in horizontaler Richtung abwechselnd die Düsen zum Herausschießen des Brennstoffs (in diesem Ausführungsbeispiel wird bezüglich des Kohlenstaubbrenners 4 die Sekundärverbrennungsluft 34 abgeschnitten) und die Düsen zum Herausschießen der Luft zur Hochtemperaturverbrennung (in diesem Ausführungsbeispiel wird bezüglich des Kohlenstaubbrenners 4 der Kohlenstaubmischstrom 33 abgeschnitten) angeordnet, und es wird eine Hochtemperaturluftverbrennung realisiert. Es kann allerdings auch eingerichtet werden, dass anstelle der Kohlenstaubbrenner 4 ausschließliche Düsen zum Herausschießen des Kohlenstaubbrennstoffs und ausschließliche Düsen zum Herausschießen der Luft zur Hochtemperaturverbrennung vorgesehen werden.
Falls die Kohlenstaubbrenner 4 auf zwei oder mehr Stufen vorgesehen sind, kann zudem als Aspekt der Verbrennung die Gestaltung so erfolgen, dass der Kohlenstaubbrenner 4 auf mindestens einer Stufe eine Hochtemperaturluftverbrennung und der Kohlenstaubbrenner 4 auf der anderen Stufe eine normale Kohlenstaubverbrennung durchführt. Dieser Fall wäre effektiv, wenn die Hochtemperaturluftverbrennung für die Stabilität der Verbrennung allein nicht ausreicht.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
In einem mit Brennstoffstaub befeuerten Kesselsystem sind erfindungsgemäß in horizontaler Richtung abwechselnd eine erste Düse, um Brennstoffstaub zu einer Brennstoffwand eines Ofens herauszuschießen, und eine zweite Düse, um als Luft zur Verbrennung Luft zur Hochtemperaturverbrennung herauszuschießen, angeordnet. Dadurch ist es möglich, unter Verwendung des Brennstoffstaubs eine Hochtemperaturluftverbrennung zu erreichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005-265298 A [0005]

Claims

Mit Brennstoffstaub befeuertes Kesselsystem, bei dem in horizontaler Richtung abwechselnd eine erste Düse, um Brennstoffstaub zu einer Ofenwand eines Ofens herauszuschießen, und eine zweite Düse, um als Luft zur Verbrennung Luft zur Hochtemperaturverbrennung herauszuschießen, angeordnet sind.
Mit Brennstoffstaub befeuertes Kesselsystem nach Anspruch 1, bei dem in horizontaler Richtung zumindest auf einer Stufe zwei oder mehr Brennstoffstaubbrenner angeordnet sind, die die erste Düse und die zweite Düse, die konzentrisch zur ersten Düse gelegen ist, haben, und bei dem die Verbrennung des Brennstoffstaubs durch jeden der Brennstoffstaubbrenner erfolgt oder einer der nebeneinander liegenden Brennstoffstaubbrenner das Herausschießen der Luft zur Verbrennung beendet und den Brennstoffstaub herausschießt und der andere der Brennstoffstaubbrenner das Herausschießen des Brennstoffstaubs beendet und die Luft zur Verbrennung herausschießt und eine Hochtemperaturluftverbrennung erfolgt.
Mit Brennstoffstaub befeuertes Kesselsystem nach Anspruch 1 oder 2, das außerdem einen Wärmetauscher umfasst, wobei die Luft zur Verbrennung durch den Wärmetauscher mit einem Abgas aus dem Ofen Wärme tauscht und auf die erforderliche Temperatur erwärmt wird und zudem vor dem Wärmetauschvorgang mit dem Abgas gemischt wird und als Luft zur Hochtemperaturverbrennung dient.
Mit Brennstoffstaub befeuertes Kesselsystem nach Anspruch 2, bei dem der Brennstoffstaubbrenner einen Brenner zur Hilfsverbrennung hat, um in der Mitte selbst entzündbaren Brennstoff zu verbrennen, und unter Hochtemperaturluftverbrennungsbedingungen gleichzeitig eine Verbrennung durch den Brenner zur Hilfsverbrennung erfolgt.
Mit Brennstoffstaub befeuertes Kesselsystem nach Anspruch 1, bei dem die Düsen in Auf- und Abrichtung in ein oder mehr Stufen vorgesehen sind und die erste Düse und die zweite Düse sowohl in horizontaler Richtung als auch in Auf- und Abrichtung nebeneinander angeordnet sind.