DE112017006126T5

DE112017006126T5 - System und verfahren zum vorwärmen einer schlagmühle

Info

Publication number: DE112017006126T5
Application number: DE112017006126.1T
Authority: DE
Inventors: Dragisa RISTIC; Rajkumar Daniel; Frank Michael KLUGER
Original assignee: General Electric Technology GmbH
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2019-12-12
Also published as: CN109996607B; WO2018100001A1; CN109996607A; US10976050B2; US10655851B2; US20200240633A1; US20180156455A1

Abstract

Ein Verfahren zum Vorwärmen einer Schlagmühle wird bereitgestellt. Das Verfahren schließt ein: Drehen eines Schlagrads, das innerhalb der Schlagmühle angeordnet ist, um Zirkulation eines Gasstroms zwischen der Schlagmühle und einem Ofen zu erleichtern, die sowohl über eine Leitung für pulverisierten Brennstoff als auch über eine Rauchgasrezirkulationsleitung miteinander fluidisch verbunden sind; Erzeugen eines Brennergases über einen Brenner, der innerhalb der Rauchgasrezirkulationsleitung angeordnet ist, sodass sich das Brennergas dem durch die Schlagmühle und den Ofen hindurch zirkulierenden Gasstrom anschließt und diesen erwärmt; und Anpassen von mindestens einer von einer Luftzufuhr und einer Brennstoffzufuhr zum Brenner über eine Steuerung basierend mindestens teilweise auf einem von einer Temperatur des Gasstroms an einem Eingang der Schlagmühle, einer Temperatur des Gasstroms an einem Ausgang der Schlagmühle und einem Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle.

Description

HINTERGRUND
TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen der Erfindung betreffen im Allgemeinen Schlagmühlen, insbesondere ein System und Verfahren zum Vorwärmen einer Schlagmühle.
DISKUSSION DER TECHNIK
Viele Kraftwerke nutzen Öfen, die einen Brennstoff verbrennen, z.B. Kohle, Öl und/oder Gas, um ein heißes Rauchgas und/oder Dampf zu produzieren, das eine Turbine antreibt, die elektrische Leistung produziert. Viele dieser Öfen verbrennen Braunkohle, d.h. Lignit, die oft eine hohe Wassermenge beinhaltet, die vor dem Verbrennen der Braunkohle entfernt werden muss. So nutzen viele Kraftwerke Schlagmühlen, auch bekannt als „Fächerschlagmühlen“, um die Braunkohle vor Verbrennen der Braunkohle in einem Ofen zu pulverisieren und zu belüften, d.h. zu trocknen. Viele solcher Schlagmühlen pulverisieren Braunkohle über ein Schlagrad, das typischerweise Hämmer einschließt, die die Rohbraunkohle in kleine Partikel zerlegen. Das Rauchgas aus dem Ofen wird dann üblicherweise durch die Schlagmühle hindurch geleitet, um Belüftung/Trocknung der pulverisierten Braunkohle zu erleichtern. Die pulverisierte und getrocknete Braunkohle wird dann typischerweise zur anschließenden Verbrennung im Ofen zu Brennern transportiert.
Schlagmühlen, die das Rauchgas aus einem Ofen nutzen, um Belüftung/Trocknung der pulverisierten Braunkohle zu erleichtern, werden in der Regel auf Temperaturen vorgewärmt, die ausreichen, um die Braunkohle vor dem Start der Verbrennung der Braunkohle im Ofen zu trocknen. Viele Verfahren zum Vorwärmen einer Schlagmühle schließen typischerweise die Verwendung einer Hilfs-/Anlaufheizung ein, z.B. eines Öl- oder Gasbrenners, der innerhalb des Ofens des umgebenden Kraftwerks angeordnet ist, die den Ofen und die Schlagmühle mit Heißluft flutet. Die Braunkohle wird dann in die Schlagmühle hinein eingespeist, sobald die Schlagmühle auf eine Temperatur erwärmt wurde, die ausreicht, um die pulverisierte Braunkohle zu trocknen.
Viele solcher Verfahren eines Vorwärmens einer Schlagmühle bergen jedoch das Risiko, die Schlagmühle auf Temperaturen zu erwärmen, die hoch genug sind, um Verbrennung der pulverisierten Braunkohle innerhalb der Schlagmühle oder an einem Punkt stromabwärts der Schlagmühle, aber vor dem Ofen zu bewirken. Darüber hinaus verbrauchen viele dieser Zusatzheizungen große Mengen an Brennstoff, um den Ofen und die Schlagmühle zu erwärmen.
Es bedarf daher eines verbesserten Systems und Verfahrens zum Vorwärmen einer Schlagmühle.
KURZBESCHREIBUNG
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Vorwärmen einer Schlagmühle bereitgestellt. Das Verfahren schließt ein: Drehen eines Schlagrads, das innerhalb der Schlagmühle angeordnet ist, um Zirkulation eines Gasstroms zwischen der Schlagmühle und einem Ofen zu erleichtern, die sowohl über eine Leitung für pulverförmigen Brennstoff als auch über eine Rauchgasrezirkulationsleitung miteinander fluidisch verbunden sind; Erzeugen eines Brennergases über einen Brenner, der innerhalb der Rauchgasrezirkulationsleitung angeordnet ist, sodass sich das Brennergas dem durch die Schlagmühle und den Ofen hindurch zirkulierenden Gasstrom anschließt und diesen erwärmt; und Anpassen von mindestens einer von einer Luftzufuhr und einer Brennstoffzufuhr zum Brenner über eine Steuerung basierend mindestens teilweise auf einem von einer Temperatur des Gasstroms an einem Eingang der Schlagmühle, einer Temperatur des Gasstroms an einem Ausgang der Schlagmühle und einem Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein System zum Vorwärmen einer Schlagmühle bereitgestellt. Das System schließt ein Schlagrad, einen Ofen, eine Leitung für pulverisierten Brennstoff, eine Rauchgasrezirkulationsleitung, einen Brenner und eine Steuerung ein. Das Schlagrad ist innerhalb der Schlagmühle angeordnet. Der Ofen ist betreibbar, um einen Brennstoff aus der Schlagmühle zu empfangen. Die Leitung für pulverisierten Brennstoff verbindet die Schlagmühle fluidisch mit dem Ofen und ist betreibbar, um dem Brennstoff zu erlauben, von der Schlagmühle zum Ofen zu fließen. Die Rauchgasrezirkulationsleitung verbindet den Ofen fluidisch mit der Schlagmühle, um Zirkulation eines Gasstroms durch die Schlagmühle und den Ofen hindurch über die Rauchgasrezirkulationsleitung und die Leitung für pulverisierten Brennstoff zu erleichtern. Der Brenner ist innerhalb der Rauchgasrezirkulationsleitung angeordnet und betreibbar, um ein Brennergas zu erzeugen, das sich dem Gasstrom anschließt und diesen erwärmt. Der Brenner schließt eine Luftzufuhr und eine Brennstoffzufuhr ein. Die Steuerung ist in elektronischer Kommunikation mit mindestens einer von der Luftzufuhr und der Brennstoffzufuhr und ist betreibbar, um mindestens eine von der Luftzufuhr und der Brennstoffzufuhr basierend mindestens teilweise auf einer Temperatur des Gasstroms an einem Eingang der Schlagmühle, einer Temperatur des Gasstroms an einem Ausgang der Schlagmühle und einem Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle anzupassen.
In noch einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Vorwärmen einer Schlagmühle bereitgestellt. Das Verfahren schließt ein: Drehen eines Schlagrads, das innerhalb der Schlagmühle angeordnet ist, um Zirkulation eines Gasstroms zwischen der Schlagmühle und einem Ofen, der über eine Leitung für pulverisierten Brennstoff und eine Rauchgasrezirkulationsleitung mit der Schlagmühle fluidisch verbunden ist, zu erleichtern; Erzeugen eines Brennergases bei stöchiometrischen Bedingungen über einen Brenner, der innerhalb der Rauchgasrezirkulationsleitung angeordnet ist, sodass sich das Brennergas dem durch die Schlagmühle und den Ofen hindurch zirkulierenden Gasstrom anschließt und diesen erwärmt; und Anpassen von mindestens einer von einer Luftzufuhr und einer Brennstoffzufuhr zum Brenner über eine Steuerung, sodass die Temperatur des Gasstroms am Eingang der Schlagmühle innerhalb eines Ziel-Mühleneingangsgastemperaturbereichs liegt. Das Verfahren schließt weiter ein: wenn die Temperatur des Gasstroms am Eingang der Schlagmühle innerhalb des Ziel-Mühleneingangsgastemperaturbereichs liegt, weiteres Anpassen von mindestens einer von der Luftzufuhr und der Brennstoffzufuhr zum Brenner über eine Steuerung, sodass die Temperatur des Gasstroms am Ausgang der Schlagmühle innerhalb eines Ziel-Mühlenausgangsgastemperaturbereichs liegt. Das Verfahren schließt weiter ein: wenn die Temperatur des Gasstroms am Ausgang der Schlagmühle innerhalb des Ziel-Mühlenausgangsgastemperaturbereichs liegt, Reduzieren der Luftzufuhr zum Brenner über die Steuerung, sodass das Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle unter einer maximalen Mühlensauerstoffschwelle liegt. Das Verfahren schließt weiter ein: wenn das Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle unter einer maximalen Mühlensauerstoffschwelle liegt, Einbringen des Brennstoffs aus einer Brennstoffquelle in die Schlagmühle hinein.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird durch das Lesen der folgenden Beschreibung von nicht einschränkenden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen besser verstanden werden, wobei unten:

1 ein Blockdiagramm eines Systems zum Vorwärmen einer Schlagmühle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
2 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Vorwärmen einer Schlagmühle unter Nutzung des Systems aus 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
3 ein Diagramm ist, das das stöchiometrische Verhältnis zwischen Brennstoff und Luft darstellt, die durch einen Brenner des Systems aus 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verbraucht werden;
4 ein Diagramm ist, das das Verhältnis zwischen der Sauerstoffkonzentration in einem vom Brenner aus 1 produzierten Brennergas und einem Stöchiometriekoeffizienten der zugrunde liegenden Verbrennungsreaktion gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt; und
5 ein Diagramm ist, das das Verhältnis zwischen den Drehungen eines Schlagrads des Systems aus 1 und einem resultierenden Schlagmühlenfluss gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden wird im Detail auf beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Wenn immer möglich, beziehen sich die in den Zeichnungen verwendeten selben Bezugszeichen auf dieselben oder ähnliche Teile, ohne doppelte Beschreibung.
Wie hierin verwendet, bezeichnen die Begriffe „im Wesentlichen“, „im Allgemeinen“ und „etwa“ Bedingungen innerhalb angemessen erreichbarer Fertigungs- und Baugruppentoleranzen, bezogen auf ideale gewünschte Bedingungen, die zum Erreichen des Funktionszwecks einer Komponente oder einer Baugruppe geeignet sind. Der Begriff „Echtzeit“, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet ein Niveau von Verarbeitungsreaktion, das ein Benutzer als ausreichend unmittelbar empfindet oder das es dem Prozessor ermöglicht, mit einem externen Prozess Schritt zu halten. Wie hierin verwendet, bedeuten „elektrisch gekoppelt“, „elektrisch verbunden“ und „elektrische Kommunikation“, dass die referenzierten Elemente direkt oder indirekt verbunden sind, sodass ein elektrischer Strom oder ein anderes Kommunikationsmedium von einem zum anderen fließen kann. Die Verbindung kann eine direkt leitende Verbindung, d.h. ohne ein dazwischenliegendes kapazitives, induktives oder aktives Element, eine induktive Verbindung, eine kapazitive Verbindung und/oder eine andere geeignete elektrische Verbindung einschließen. Es können intervenierende Komponenten vorhanden sein. Wie auch hierin verwendet, bedeutet der Begriff „fluidisch verbunden“, dass die referenzierten Elemente verbunden sind, sodass ein Fluid (einschließlich einer Flüssigkeit, eines Gases und/oder eines Plasmas) von einem zum anderen fließen kann. Dementsprechend beschreiben die Begriffe „stromaufwärts“ und „stromabwärts“, wie sie hier verwendet werden, die Position der referenzierten Elemente in Bezug auf einen Strömungspfad eines Fluids und/oder Gases, das zwischen den und/oder nahe der referenzierten Elemente fließt. Weiterhin bedeutet der Begriff „Strom“, wie er hierin in Bezug auf Partikel verwendet wird, einen kontinuierlichen oder nahezu kontinuierlichen Fluss von Partikeln. Wie auch hierin verwendet, bedeutet der Begriff „Heizkontakt“, dass die referenzierten Objekte in der Nähe zueinander liegen, sodass Wärme/thermische Energie zwischen ihnen übergehen kann.
Zusätzlich ist, obwohl die hierin offenbarten Ausführungsformen primär in Bezug auf Kohlekraftwerke, und insbesondere braunkohle-/lignitbefeuerte Kraftwerke, beschrieben werden, zu verstehen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf jedes System oder jeden Prozess anwendbar sein können, bei dem ein Brennstoff pulverisiert und belüftet/getrocknet werden muss, z.B. einen Biomasseofen.
Unter Bezugnahme auf 1 ist nun ein System 10 zum Vorwärmen einer Schlagmühle 12 gemäß Ausführungsformen der Erfindung gezeigt. Das System 10 schließt ein Schlagrad 14, einen Ofen 16, einen Brenner 18 und eine Steuerung 20 ein. Das Schlagrad 14 ist innerhalb der Schlagmühle 12 angeordnet und ist zum Pulverisieren und Belüften/Trocknen eines Brennstoffs, z.B. Kohle, einschließlich Braunkohle/Lignit, der von der Schlagmühle 12 empfangen wird, betreibbar. Der Ofen 16 ist betreibbar, um den Brennstoff von der Schlagmühle 12 über eine Leitung für pulverisierten Brennstoff 22 zu empfangen, die den Ofen 16 mit der Schlagmühle 12 fluidisch verbindet. Der Ofen 16 ist weiter über eine Rauchgasrezirkulationsleitung 24 mit der Schlagmühle 12 fluidisch verbunden, um Zirkulation eines Gasstroms, der im Allgemeinen durch Pfeile 26 gekennzeichnet ist, durch die Schlagmühle 12 und den Ofen 16 hindurch zu erleichtern. Der Brenner 18 ist innerhalb der Rauchgasrezirkulationsleitung 24 angeordnet und ist betreibbar, um ein Brennergas zu erzeugen, das im Allgemeinen durch Pfeil 28 gekennzeichnet ist, das sich dem Gasstrom 26 anschließt und diesen erwärmt. Die Steuerung 20 ist betreibbar, um mindestens eine von einer Luftzufuhr 30 und einer Brennstoffzufuhr 32 des Brenners 18 basierend mindestens teilweise auf einer Temperatur T₁ des Gasstroms 26 an einem Eingang 34 der Schlagmühle 12, einer Temperatur T₂ des Gasstroms 26 an einem Ausgang 36 der Schlagmühle 12 und einem Sauerstoffniveau O_bm innerhalb der Schlagmühle 12 anzupassen. In Ausführungsformen kann das System 10 weiter eine Primärluftquelle für 38, eine Kaltgasluftquelle 40, eine Kohlerutsche 42, einen Klassifizierer 44, einen oder mehrere Brennstoffbrenner 46, 48, einen oder mehrere Sauerstoffsensoren 50, 52 und einen oder mehrere Temperatursensoren 54, 56 einschließen.
Das Schlagrad 14 kann einen oder mehrere Hämmer 58 einschließen, die auf Wellen angeordnet sind, die mit einem Rotor verbunden sind, der von einem Motor 60 gedreht wird. Der Eingang 34 ist mit der Rauchgasrezirkulationsleitung 24 fluidisch verbunden und der Ausgang 36 ist mit der Leitung 22 für pulverisierten Brennstoff fluidisch verbunden. Wie man annehmen wird, kann die Kohlerutsche 42 in Ausführungsformen mit einer Brennstoffquelle 62 fluidisch verbunden sein, aus der über die Rezirkulationsleitung 24 Brennstoff, z.B. Braunkohle, in die Schlagmühle 12 hinein eingebracht wird.
Der Ofen 16 schließt eine Brennkammer 66 und einen Auslass 68 ein. Die Brennstoffbrenner 46, 48 sind innerhalb der Brennkammer 66 angeordnet und mit der Leitung 22 für pulverisierten Brennstoff fluidisch verbunden. Wie vorstehend erwähnt, ist der Ofen 16 auch mit der Rauchgasrezirkulationsleitung 24 fluidisch verbunden.
Die Steuerung 20 kann mindestens einen Prozessor 70 und eine Speichervorrichtung 72 einschließen. Obwohl aus Gründen der Klarheit in 1 nicht dargestellt, versteht es sich, dass die Steuerung 20 in elektrischer Verbindung mit den verschiedenen Komponenten des Systems 10 stehen kann, um die verschiedenen Ventile, Klappen und andere Prozesssteuerungsvorrichtungen, die hierin offenbart sind, einzuschließen.
Nun zu 2, in der ein Verfahren 74 zum Vorwärmen der Schlagmühle 12 gemäß Ausführungsformen der Erfindung dargestellt ist. Wie geschätzt werden wird, ist Vorwärmen der Schlagmühle 12 der Prozess, bei dem die Schlagmühle 12 von einem kalten Zustand, d.h. einem Abschaltzustand, in einen Betriebszustand übergeht, d.h. in einen Zustand, in dem die Schlagmühle 12 eine Temperatur aufweist, die ausreicht, um den pulverisierten Brennstoff zu belüften / zu trocknen, während sie ein internes Sauerstoffniveau/-konzentration (C_2bm) aufweist, das niedrig genug ist, um das Risiko, dass der pulverisierte Brennstoff innerhalb der Schlagmühle 12 verbrennt, zu reduzieren.
Dementsprechend startet 76 die Steuerung 20 im Betrieb Vorwärmung der Schlagmühle 12 durch Drehen des Schlagrads 14, das die Zirkulation des Gasstroms 26 durch die Schlagmühle 12 und den Ofen 16 hindurch antreibt. In Ausführungsformen kann die Steuerung 20 das Schlagrad 14 mit 450 Umdrehungen pro Minute („UPM“) drehen. Die Steuerung 20 zündet/startet dann den Brenner 18, der Luft aus der Luftquelle 30 mit Brennstoff aus der Brennstoffquelle 32 verbrennt, um das Brennergas 28 zu erzeugen / zu produzieren. Wie geschätzt werden wird, kann in Ausführungsformen der vom Brenner 18 aus der Brennstoffquelle 32 verbrannte Brennstoff ein fester Brennstoff sein, z.B. Kohle, ein flüssiger Brennstoff, z.B. Öl, und/oder ein Gas, z.B. Erdgas. Die vom Brenner 18 aus der Luftquelle 30 verbrannte Luft kann Druckluft oder nahezu reiner Sauerstoff sein. Wie vorstehend erwähnt, tritt das erzeugte Brennergas 28 in den Gasstrom 26 in der Rauchgasrezirkulationsleitung 24 ein / schließt sich diesem an, sodass das Brennergas 28 den Gasstrom 26 erwärmt, und der Gasstrom 26 tritt über den Eingang 34 in die Schlagmühle 12 ein, wo er die Schlagmühle 12 erwärmt. Das Brennergas 28 kann Kohlenmonoxid („CO“) einschließen, das anschließend innerhalb der Rauchgasrezirkulationsleitung 24 zu Kohlendioxid („CO₂“) oxidieren kann. Wie weiter geschätzt werden wird, arbeitet der Brenner 18 in Ausführungsformen bei stöchiometrischen Bedingungen. Mit anderen Worten, in Ausführungsformen erzeugt der Brenner 18 den Gasstrom 28, sodass die gesamte oder fast die gesamte Luft aus der Luftquelle 30 durch den Brenner 18 verbraucht wird. Wie geschätzt werden wird, begrenzt Betreiben des Brenners 18 bei stöchiometrischen Bedingungen die Menge von O₂ , die über den Brenner 18 in den Gasstrom 26 eingebracht wird. Es ist jedoch zu verstehen, dass der Brenner 18 in anderen Ausführungsformen oberhalb und/oder unterhalb von stöchiometrischen Bedingungen in Betrieb sein kann.
Wie auch geschätzt werden wird, kann die Steuerung 20 in Ausführungsformen in elektronischer Kommunikation mit der Primärluftquelle 38 und der Kaltgasquelle 40 sein, sodass die Steuerung 20 die Flussraten und/oder die Temperatur des Gasstroms 26 durch Anpassen von Ventilen 112 (1) und/oder 114 (1) regeln kann, um eine Menge an Luft und/oder kaltem Gas, die über die Primärluftquelle 38 bzw. die Kaltgasquelle 40 in den Gasstrom 26 eingebracht werden, zu steuern. Weiterhin kann die Steuerung 20 auch in elektronischer Kommunikation mit einem Ventil 116 sein, das die Flussrate des Brennstoffs aus der Brennstoffquelle 62 über die Kohlerutsche 42 in die Rezirkulationsleitung 24 hinein steuert. Wie verstanden werden wird, kann Falschluft mit dem Brennstoff innerhalb der Kohlerutsche 42 mitgeführt oder anderweitig durch die Brennstoffrutsche 42 hindurch geleitet werden, sodass die Falschluft in den Gasstrom 26 eingebracht wird. Die durch die Primärluftquelle 38, die Kaltgasquelle 40 und die Falschluft in den Gasstrom 26 beigesteuerten Gasmengen werden im Folgenden entsprechend als „Primärluftfluss“ (F_pa), „Kaltgasfluss“ (F_gc) und „Falschluftfluss“ (F_fg) bezeichnet. Wie geschätzt werden wird, weist F_pa in Ausführungsformen eine bekannte Sauerstoffkonzentration (O_2pa) auf, weist F_gc eine bekannte Sauerstoffkonzentration (O_2cg) auf und weist F_fg eine bekannte Sauerstoffkonzentration (O_2fg) auf.
Wie weiter in 2 gezeigt ist, liest/erhält 78 die Steuerung 20, sobald der Gasstrom 26 mit Zirkulieren und erwärmt werden begonnen hat, T₁ vom Temperatursensor 54 und bestimmt 80 und 82, ob T₁ innerhalb eines Mühleneingangsgastemperaturbereichs T_1min-T_1max liegt. Wie geschätzt werden wird, kann in Ausführungsformen T_1min 300 °C sein und kann T_1max 820 °C sein. In solchen Ausführungsformen kann, wenn die Steuerung 20 feststellt 80 und 82, dass T₁ innerhalb von T_1min-T_1max liegt, die Steuerung 20 dann fortfahren, über den Sauerstoffsensor 50 O_2bm abzulesen 84, der in Ausführungsformen in der Schlagmühle 12 oder in der Leitung 22 für pulverisierten Brennstoff stromabwärts der Schlagmühle 12 angeordnet sein kann. Wenn die Steuerung 20 feststellt 80 und 82, dass T₁ nicht innerhalb von T_1min-T_1max liegt, kann die Steuerung 20 die Luftzufuhr 30 und/oder die Brennstoffzufuhr 32 zum Brenner 18 über Ventile 86 (1) und 88 (1) entsprechend anpassen. Wie geschätzt werden wird, kann in Ausführungsformen Wert 86 ein Maß für die Flussrate (V_Brennerluft) der Luft aus der Luftzufuhr 30 zum Brenner 18 bereitstellen und Wert 88 kann ein Maß für die Flussrate (M_Brennstoff) des Brennstoffs aus der Brennstoffzufuhr 32 zum Brenner 18 bereitstellen. Wenn beispielsweise die Steuerung 20 bestimmt 80, dass T₁<T_1min, kann die Steuerung 20 dann die Luftzufuhr 30 erhöhen 90 und/oder die Brennstoffzufuhr 32 zum Brenner 18 erhöhen 92. Alternativ kann, wenn die Steuerung 20 bestimmt 82, dass T₁>T_1max, die Steuerung 20 dann die Brennstoffzufuhr 32 verringern 94 und/oder die Luftzufuhr 30 zum Brenner 18 verringern 96. Nach dem Anpassen 90, 92, 94 und/oder 96 der Luftzufuhr 30 und/oder der Brennstoffzufuhr 32 zum Brenner 18 kann die Steuerung 20 dann wieder ablesen und bestimmen 98, ob T₁ innerhalb von T_1min-T_1max liegt. Wenn T₁ innerhalb von T_1min-T_1max ist, kann die Steuerung 20 dann O_2bm ablesen/abtasten 84. Wenn die Steuerung 20 bestimmt 98, dass T₁ nicht innerhalb von T_1min-T_1max liegt, kann die Steuerung 20, wie vorstehend beschrieben, damit fortfahren, T₁ abzulesen/abzutasten 78, 80, 82 und/oder die Luftzufuhr 30 und/oder die Brennstoffzufuhr 32 anzupassen 90, 92, 94 und/oder 96.
Wie in 2 weiter gezeigt, kann die Steuerung 20 in einigen Ausführungsformen, wenn T₁ innerhalb von T_1min-T_1max ist, zusätzlich T₂ ablesen / abtasten 100, um zu bestimmen 102, ob T₂ innerhalb eines Ziel-Mühlenausgangsgastemperaturbereichs T_2min-T_2max liegt. Wie geschätzt werden wird, kann in Ausführungsformen T_2min 80 °C sein und kann T_2max 200 °C sein. Wenn die Steuerung 20 bestimmt 104, dass T₂ > T_2max, dann kann die Steuerung 20 die Luftzufuhr 30 und/oder die Brennstoffzufuhr 32 zum Brenner 18 anpassen. Wenn die Steuerung 20 beispielsweise in Ausführungsformen bestimmt 104, dass T₂ > T_2max, kann die Steuerung 20 dann die Brennstoffzufuhr 32 verringern 94 und/oder die Luftzufuhr 30 zum Brenner 18 verringern 96, und dann T₁ erneut testen/erneut abtasten 98, um zu sehen, ob T₁ innerhalb von T_1min-T_1max liegt. Wenn die Steuerung 20 bestimmt 102, dass T₂ < T_2max, aber nicht innerhalb von T_2min-T_2max, d.h. T₂<T_2min, liegt, kann die Steuerung 20 damit fortfahren, den Gasstrom 26 über den Brenner 18 zu erwärmen und T₁ und T₂ in der oben beschriebenen Weise erneut abzutasten und/oder anzupassen. Wenn die Steuerung 20 bestimmt 102, dass T₂ innerhalb von T_2min-T_2max liegt, dann kann die Steuerung 20 O_2bm ablesen/abtasten 84. Wie geschätzt werden wird, kann die Steuerung 20 in einigen Ausführungsformen T₂ ohne Abtasten von T₁ abtasten.
Nachdem sie O_2bm ausgelesen/abgetastet 84 hat, kann die Steuerung 20 dann bestimmen 106, ob O_2bm unter einem maximalen Mühlen-Sauerstoffschwelle O_2bmMax liegt. In Ausführungsformen kann O_2bmMax 12% pro Volumen (nass) sein. Mit anderen Worten, der Gasdampf 26 ist inert, wenn er in die Schlagmühle 12 eintritt. Wenn die Steuerung 20 bestimmt 106, dass O_2bm> O_2bmMax, dann kann die Steuerung 20 die Luftzufuhr 30 zum Brenner 18 verringern 96 und T₁ , T₂ und/oder O_2bm in der oben beschriebenen Weise erneut abtasten/anpassen. Wenn die Steuerung 20 bestimmt 106, dass O_2bm< O_2bmMax, kann die Steuerung 20 dann zum Einbringen von Brennstoff über Ventil 116 und Kohlerutsche 42 in die Schlagmühle 12 hinein aufrufen/signalisieren.
Beim Einbringen des Brennstoffs in die Schlagmühle 12 pulverisiert das Schlagrad 14 den Brennstoff über die Hämmer 58 und belüftet/trocknet den pulverisierten Brennstoff über den Gasstrom 26. Der pulverisierte und belüftete/getrocknete Brennstoff wird dann durch den Gasstrom 26 über die Leitung für pulverisierten Brennstoff 22 zum Ofen 16 transportiert. Wie geschätzt werden wird, kann in Ausführungsformen der Klassifizierer 44 innerhalb der Leitung für pulverisierten Brennstoff 22 so angeordnet sein, dass der Klassifizierer 44 nur feine Brennstoffpartikel zum Ofen 16 hindurch passieren lässt, während er grobe Brennstoffpartikel über Leitung 110 (1) zurück zu der Schlagmühle 12 leitet, wo sie weiter gemahlen/pulverisiert werden können, bis sie fein genug sind, um durch den Klassifizierer 44 hindurch zu passieren.
Bei der Ankunft am Ofen 16 wird der pulverisierte und belüftete/getrocknete Brennstoff durch die Brenner 46, 48 in der Brennkammer 66 verbrannt, um ein heißes Rauchgas zu produzieren. Das Rauchgas aus der Verbrennung des Brennstoffs im Ofen 16 schließt sich dem Gasstrom 26 an und erwärmt diesen, sodass er über die Rauchgasrezirkulationsleitung 24 in die Schlagmühle 12 hinein strömt, um fortgesetzte Belüftung/Trocknung des pulverisierten Brennstoffs zu erleichtern. Mit anderen Worten, das System 10 wird in Bezug auf die Belüftung/Trocknung und Verbrennung des Brennstoffs selbsttragend, sodass der Brenner 18 nach einer Zeitperiode, z.B. einer Stunde, abgeschaltet werden kann.
Wie weiter geschätzt werden wird, können einige Ausführungsformen im Gegensatz zum direkten Ablesen / Abtasten 80 von O_2bm über den Sauerstoffsensor 50 O_2bm berechnen. Dementsprechend kann die Steuerung 20 in Ausführungsformen O_2bm basierend mindestens teilweise auf einem Sauerstoffniveau O_2fr im Ofen 16 berechnen. In solchen Ausführungsformen kann O_2fr durch den Sauerstoffsensor 52 erhalten werden, der im Ofen 16, z.B. in der Brennkammer 66 oder im Auslass 68 des Ofens 16, angeordnet sein kann. Durch Berechnen und/oder Messen der Flussrate des Gasstroms 26 und durch Kennen von O_2fr kann die Steuerung 20 O_2bm berechnen.
So kann beispielsweise, wie durch das Diagramm in 3 gezeigt, in Ausführungsformen der Beitrag des Brennergases 18, hier auch „Brennergasfluss“ (F_bg) genannt, zur Flussrate des Gasstroms 26 basierend auf dem stöchiometrischen Verhältnis zwischen der vom Brenner 18 verbrannten Luft- und Brennstoffmenge berechnet werden. Insbesondere repräsentieren die Linien 120 und 122 entsprechend den stöchiometrischen Luftverbrauch bzw. die durch den Brenner 18 produzierte Menge an Brennergas 28. Wie in 3 zu sehen ist, erhöht sich mit zunehmendem Wärmewert des dem Brenner 18 zugeführten Brennstoffs die Luftmenge, die benötigt wird, um die stöchiometrische Verbrennung aufrecht zu erhalten, und die Menge des vom Brenner 18 produzierten Brennergases 28, d.h. Fbg, erhöht sich ebenfalls.
Wie in 4 gezeigt, kann die Sauerstoffkonzentration O_2bg im Brennergas 28 basierend auf dem bekannten stöchiometrischen Verhältnis in der zugrunde liegenden chemischen Gleichung der Verbrennungsreaktion, die das Brennergas 28 produziert, berechnet werden. So beinhaltet beispielsweise das Brennergas 28 bei einem Stöchiometriekoeffizienten von 1,0 eine Menge von O₂ nahe Null. Erhöhen des Stöchiometriekoeffizienten der zugrunde liegenden Reaktion, die das Brennergas 28 produziert, erhöht jedoch die Menge von O₂ im Brennergas 28.
Weiterhin kann, wie in 5 dargestellt, der Beitrag zur Flussrate des Gasstroms 26 durch die Schlagmühle 12, hierin auch als „Schlagmühlenfluss“ (F_bm) bezeichnet, durch Drehung des Schlagrads 14 aus den UPM des Schlagrads 14 abgeleitet werden. So repräsentiert beispielsweise die vertikale Achse (n^-1) des Diagramms in 5 die UPM des Schlagrads 14 und die horizontale Achse (m³/s) repräsentiert F_bm. Somit erhöht sich, wie man sehen kann, mit zunehmenden UPM des Schlagrads 14 auch F_bm.
Dementsprechend kann die Flussrate des Gasstroms 26 an einem Eingang 124 (1) der Rauchgasrezirkulationsleitung 24 im Ofen 16, im Folgenden auch als „Ofenfluss“ (F_fr) bezeichnet, durch Subtrahieren von F_bg, F_pa, F_cg und F_fg von Fbg berechnet werden. Wie geschätzt werden wird, kann dann O_2bm aus F_bg, F_bm, F_fr, F_pa, F_gc, F_fg, O_2fr, O_pa, O_cg und O_fa berechnet werden.
Schließlich ist auch zu verstehen, dass das System 10 die erforderliche Elektronik, Software, Speicher, Lagerkapazität, Datenbanken, Firmware, Logik/Zustandsmaschinen, Mikroprozessoren, Kommunikationsverknüpfungen, Anzeigen oder andere visuelle oder Audiobenutzeroberflächen, Druckvorrichtungen und jegliche anderen Ein-/Ausgabeschnittstellen einschließen kann, um die hier beschriebenen Funktionen auszuführen und/oder die hierin beschriebenen Ergebnisse zu erreichen. Wie vorstehend ausgeführt, kann das System 10 beispielsweise mindestens einen Prozessor 70 und Systemspeicher/Datenlagerstrukturen 72 in Form einer Steuerung 20 einschließen. Der Speicher kann Speicher für wahlfreien Zugriff („RAM“) und Nur-Lese-Speicher („ROM“) einschließen. Der mindestens eine Prozessor kann einen oder mehrere herkömmliche Mikroprozessoren und einen oder mehrere zusätzliche Co-Prozessoren wie beispielsweise mathematische Co-Prozessoren oder dergleichen einschließen. Die hierin diskutierten Datenlagerstrukturen können eine geeignete Kombination aus magnetischem, optischem und/oder Halbleiterspeicher einschließen und können beispielsweise RAM, ROM, Flash-Laufwerk, eine optische Scheibe wie eine Compact Disc und/oder eine Festplatte oder ein Laufwerk einschließen.
Zusätzlich kann eine Softwareanwendung, die die Steuerung über eine oder mehrere der verschiedenen Komponenten des Systems 10 bereitstellt, z.B. den Schlagmotor 60, Ventile 86, 88, 112, 114 und/oder 116, von einem computerlesbaren Medium in einen Hauptspeicher des mindestens einen Prozessors eingelesen werden. Der Begriff „computerlesbares Medium“, wie hierin verwendet, bezieht sich auf jedes Medium, das Anweisungen an den mindestens einen Prozessor 70 (oder einen anderen Prozessor einer hierin beschriebenen Vorrichtung) zur Ausführung bereitstellt oder daran beteiligt ist. Ein solches Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien. Nichtflüchtige Medien schließen beispielsweise optische, magnetische oder opto-magnetische Platten, wie beispielsweise Speicher ein. Volatile Medien schließen dynamischen Speicher für wahlfreien Zugriff („DRAM“) ein, der typischerweise den Hauptspeicher darstellt. Gängige Formen von computerlesbaren Medien schließen z.B. eine Floppy-Diskette, eine flexible Diskette, eine Festplatte, ein Magnetband, jedes andere magnetische Medium, eine CD-ROM, DVD, jedes andere optische Medium, einen RAM, einen PROM, einen EPROM oder EEPROM (elektronisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher), ein FLASH-EEPROM, jeden andere Speicherchip oder -cartridge oder jedes andere Medium, von dem ein Computer lesen kann, ein.
Während in Ausführungsformen die Ausführung von Anweisungssequenzen in der Softwareanwendung bewirkt, dass der mindestens eine Prozessor die hierin beschriebenen Verfahren/Prozesse durchführt, kann anstelle von oder in Kombination mit Softwareanweisungen zur Implementierung der Verfahren/Prozesse der vorliegenden Erfindung fest verdrahtete Schaltung verwendet werden. Daher sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf eine spezifische Kombination von Hard- und/oder Software beschränkt.
Es ist weiter zu verstehen, dass die obige Beschreibung als veranschaulichend und nicht einschränkend beabsichtigt ist. So können beispielsweise die oben beschriebenen Ausführungsformen (und/oder Aspekte davon) in Kombination miteinander verwendet werden. Darüber hinaus können viele Modifizierungen vorgenommen werden, um eine besondere Situation oder ein besonderes Material an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne von ihrem Umfang abzuweichen.
Zum Beispiel wird in einer Ausführungsform ein Verfahren zum Vorwärmen einer Schlagmühle bereitgestellt. Das Verfahren schließt ein: Drehen eines Schlagrads, das innerhalb der Schlagmühle angeordnet ist, um Zirkulation eines Gasstroms zwischen der Schlagmühle und einem Ofen zu erleichtern, die sowohl über eine Leitung für pulverisierten Brennstoff als auch über eine Rauchgasrezirkulationsleitung miteinander fluidisch verbunden sind; Erzeugen eines Brennergases über einen Brenner, der innerhalb der Rauchgasrezirkulationsleitung angeordnet ist, sodass sich das Brennergas dem durch die Schlagmühle und den Ofen hindurch zirkulierenden Gasstrom anschließt und diesen erwärmt; und Anpassen von mindestens einer von einer Luftzufuhr und einer Brennstoffzufuhr zum Brenner über eine Steuerung basierend mindestens teilweise auf einer von einer Temperatur des Gasstroms an einem Eingang der Schlagmühle, einer Temperatur des Gasstroms an einem Ausgang der Schlagmühle und einem Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle. In gewissen Ausführungsformen passt die Steuerung mindestens eine von der Luftzufuhr und der Brennstoffzufuhr des Brenners an, sodass der Brenner das Brennergas bei stöchiometrischen Bedingungen erzeugt. In gewissen Ausführungsformen schließt Anpassen mindestens einer von einer Luftzufuhr und einer Brennstoffzufuhr zum Brenner über eine Steuerung ein: Anpassen von mindestens einer von der Luftzufuhr und der Brennstoffzufuhr, sodass mindestens eine von der Temperatur des Gasstroms am Eingang der Schlagmühle innerhalb eines Ziel-Mühleneingangsgastemperaturbereichs liegt und der Temperatur des Gasstroms am Ausgang der Schlagmühle innerhalb eines Ziel-Mühlenausgangsgastemperaturbereichs liegt. In gewissen Ausführungsformen schließt Anpassen von mindestens einer von einer Luftzufuhr und einer Brennstoffzufuhr zum Brenner über eine Steuerung weiter Anpassen von mindestens einer von der Luftzufuhr und der Brennstoffzufuhr ein, sodass das Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle unter einer maximalen Mühlensauerstoffschwelle liegt. In gewissen Ausführungsformen schließt das Verfahren weiter Erhalten des Sauerstoffniveaus innerhalb der Schlagmühle von einem Sauerstoffsensor ein, der in der Schlagmühle oder in der Leitung für pulverisierten Brennstoff stromabwärts der Schlagmühle angeordnet ist. In gewissen Ausführungsformen schließt das Verfahren weiter das Berechnen des Sauerstoffniveaus innerhalb der Schlagmühle über die Steuerung basierend mindestens teilweise auf einem Sauerstoffniveau innerhalb des Ofens, das durch einen Sauerstoffsensor erhalten wird, der im Ofen oder in einem Auslass des Ofens angeordnet ist, ein. In gewissen Ausführungsformen schließt das Verfahren weiter Einbringen des Brennstoffs aus einer Brennstoffquelle in die Schlagmühle hinein ein, wenn das Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle unter der maximalen Mühlensauerstoffschwelle liegt. In gewissen Ausführungsformen ist der Brennstoff Kohle.
Andere Ausführungsformen sehen ein System zum Vorwärmen einer Schlagmühle vor. Das System schließt ein Schlagrad, einen Ofen, eine Leitung für pulverisierten Brennstoff, eine Rauchgasrezirkulationsleitung, einen Brenner und eine Steuerung ein. Das Schlagrad ist innerhalb der Schlagmühle angeordnet. Der Ofen ist betreibbar, um einen Brennstoff aus der Schlagmühle zu empfangen. Die Leitung für pulverisierten Brennstoff verbindet die Schlagmühle mit dem Ofen fluidisch und ist betreibbar, um dem Brennstoff zu erlauben, von der Schlagmühle zum Ofen zu fließen. Die Rauchgasrezirkulationsleitung verbindet den Ofen mit der Schlagmühle fluidisch, um Zirkulation eines Gasstroms durch die Schlagmühle und den Ofen hindurch über die Rauchgasrezirkulationsleitung und die Leitung für pulverisierten Brennstoff zu erleichtern. Der Brenner ist innerhalb der Rauchgasrezirkulationsleitung angeordnet und ist betreibbar, um ein Brennergas zu erzeugen, das sich dem Gasstrom anschließt und diesen erwärmt. Der Brenner schließt eine Luftzufuhr und eine Brennstoffzufuhr ein. Die Steuerung ist in elektronischer Kommunikation mit mindestens einer von der Luftzufuhr und der Brennstoffzufuhr und ist betreibbar, um mindestens eine von der Luftzufuhr und der Brennstoffzufuhr basierend mindestens teilweise auf einer von einer Temperatur des Gasstroms an einem Eingang der Schlagmühle, einer Temperatur des Gasstroms an einem Ausgang der Schlagmühle und einem Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle anzupassen. In gewissen Ausführungsformen wird die Zirkulation des Gasstroms durch die Schlagmühle und den Ofen hindurch durch das Schlagrad angetrieben. In gewissen Ausführungsformen ist die Steuerung weiter betreibbar, um mindestens eine von der Luftzufuhr und der Brennstoffzufuhr des Brenners anzupassen, sodass der Brenner das Brennergas bei stöchiometrischen Bedingungen erzeugt. In gewissen Ausführungsformen ist die Steuerung weiter betreibbar, um mindestens eine von der Luftzufuhr und der Brennstoffzufuhr anzupassen, sodass das Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle unter einer maximalen Mühlensauerstoffschwelle liegt, und mindestens eine von: der Temperatur des Gasstroms am Eingang der Schlagmühle innerhalb eines Ziel-Mühlengastemperaturbereichs liegt; und der Temperatur des Gasstroms am Ausgang der Schlagmühle innerhalb eines Ziel-Mühlenausgangsgastemperaturbereichs liegt. In gewissen Ausführungsformen schließt das System weiter einen Sauerstoffsensor ein, der in der Schlagmühle oder in der Leitung für pulverisierten Brennstoff stromabwärts der Schlagmühle angeordnet ist, und die Steuerung erhält das Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle vom Sauerstoffsensor. In gewissen Ausführungsformen schließt das System weiter einen Sauerstoffsensor ein, der im Ofen oder in einem Auslass des Ofens angeordnet ist, und die Steuerung ist weiter betreibbar, das Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle basierend mindestens teilweise auf einem durch den Sauerstoffsensor erhaltenen Sauerstoffniveau zu berechnen. In gewissen Ausführungsformen schließt das System weiter eine Brennstoffquelle ein, die betreibbar ist, um den Brennstoff zu der Schlagmühle zuzuführen, und die Steuerung ist weiter in elektronischer Kommunikation mit der Brennstoffquelle und ist betreibbar, um den Brennstoff aus der Brennstoffquelle in die Schlagmühle einzubringen, wenn das Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle unter der maximalen Mühlensauerstoffschwelle liegt, und mindestens eine von: der Temperatur des Gasstroms am Eingang der Schlagmühle innerhalb des Ziel-Mühleneingangsgastemperaturbereichs liegt; und der Temperatur des Gasstroms am Ausgang der Schlagmühle innerhalb des Ziel-Mühlenausgangsgastemperaturbereichs liegt. In gewissen Ausführungsformen ist der Brennstoff Kohle.
Noch weitere Ausführungsformen sehen ein Verfahren zum Vorwärmen einer Schlagmühle vor. Das Verfahren schließt ein: Drehen eines Schlagrads, das innerhalb der Schlagmühle angeordnet ist, um Zirkulation eines Gasstroms zwischen der Schlagmühle und einem Ofen, der über eine Leitung für pulverisierten Brennstoff und eine Rauchgasrezirkulationsleitung mit der Schlagmühle fluidisch verbunden ist, zu erleichtern; Erzeugen eines Brennergases bei stöchiometrischen Bedingungen über einen Brenner, der innerhalb der Rauchgasrezirkulationsleitung angeordnet ist, sodass sich das Brennergas dem durch die Schlagmühle und den Ofen hindurch zirkulierenden Gasstrom anschließt und diesen erwärmt; und Anpassen von mindestens einer von einer Luftzufuhr und einer Brennstoffzufuhr zum Brenner über eine Steuerung, sodass die Temperatur des Gasstroms am Eingang der Schlagmühle innerhalb eines Ziel-Mühleneingangsgastemperaturbereichs liegt. Das Verfahren schließt weiter ein: wenn die Temperatur des Gasstroms am Eingang der Schlagmühle innerhalb des Ziel-Mühleneingangsgastemperaturbereichs liegt, weiteres Anpassen von mindestens einer von der Luftzufuhr und der Brennstoffzufuhr zum Brenner über eine Steuerung, sodass die Temperatur des Gasstroms am Ausgang der Schlagmühle innerhalb eines Ziel-Mühlenausgangsgastemperaturbereichs liegt. Das Verfahren schließt weiter ein: wenn die Temperatur des Gasstroms am Ausgang der Schlagmühle innerhalb des Ziel-Mühlenausgangsgastemperaturbereichs liegt, Reduzieren der Luftzufuhr zum Brenner über die Steuerung, sodass das Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle unter einer maximalen Mühlensauerstoffschwelle liegt. Das Verfahren schließt weiter ein: wenn das Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle unter einer maximalen Mühlensauerstoffschwelle liegt, Einbringen des Brennstoffs aus einer Brennstoffquelle in die Schlagmühle hinein. In gewissen Ausführungsformen schließt das Verfahren weiter Erhalten des Sauerstoffniveaus innerhalb der Schlagmühle von einem Sauerstoffsensor ein, der in der Schlagmühle oder in der Leitung für pulverisierten Brennstoff stromabwärts der Schlagmühle angeordnet ist. In gewissen Ausführungsformen schließt das Verfahren weiter das Berechnen des Sauerstoffniveaus innerhalb der Schlagmühle über die Steuerung basierend mindestens teilweise auf einem Sauerstoffniveau, das durch einen Sauerstoffsensor erhalten wird, der im Ofen oder in einem Auslass des Ofens angeordnet ist, ein. In gewissen Ausführungsformen schließt Berechnen des Sauerstoffniveaus innerhalb der Schlagmühle über die Steuerung basierend mindestens teilweise auf einem Sauerstoffniveau, das durch einen Sauerstoffsensor erhalten wird, der im Ofen oder in einem Auslass des Ofens angeordnet ist, Berechnen einer Flussrate des Gasstroms basierend mindestens teilweise auf einer Drehgeschwindigkeit des Schlagrads ein.
Entsprechend erfordern durch Anpassen der Luftzufuhr und/oder der Brennstoffzufuhr zum Brenner in der Rauchgasrezirkulationsleitung basierend mindestens teilweise auf T₁ , T₂ und/oder O_2bm einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kein zusätzliches Kesselanlaufbrennersystem innerhalb des Ofens. So können einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Reduzierung des Sekundärbrennstoffverbrauchs eines umgebenden Kraftwerks um bis zu 90% vorsehen. Zusätzlich sehen einige Ausführungsformen eine Schlagmühle und einen Ofen vor, die verbesserte Teilebeladungsbetriebe und Flexibilität gegenüber bestehenden Systemen aufweisen.
Die hierin beschriebenen Abmessungen und Materialarten beabsichtigen zwar, die Parameter der Erfindung definieren, sind aber keineswegs einschränkend und sind beispielhafte Ausführungsformen. Viele andere Ausführungsformen werden für den Fachmann nach Durchsicht der obigen Beschreibung erkennbar sein. Der Umfang der Erfindung sollte daher unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche sowie den gesamten Umfang der Äquivalente, auf die diese Ansprüche Anspruch haben, festgelegt werden. In den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „einschließend“ und „in denen“ als einfachsprachige Äquivalente der jeweiligen Begriffe „umfassend“ und „wobei“ verwendet. Darüber hinaus werden in den folgenden Ansprüchen Begriffe wie „erste“, „zweite“, „dritte“, „obere“, „untere“, „unten“, „oben“ usw. nur als Bezeichnungen verwendet und beabsichtigen nicht, numerische oder positionelle Anforderungen an ihre Objekte zu stellen. Darüber hinaus sind die Beschränkungen der folgenden Ansprüche nicht im Mittel plus Funktion - Format geschrieben und beabsichtigen nicht, als solche interpretiert zu werden, es sei denn und außer, diese Anspruchseinschränkungen verwenden ausdrücklich den Ausdruck „Mittel zum“, gefolgt von einer Erklärung der Funktion, der weitere Struktur fehlt.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um mehrere Ausführungsformen der Erfindung zu offenbaren, einschließlich des besten Modus, und auch, um es einem Durchschnittsfachmann zu ermöglichen, die Ausführungsformen der Erfindung zu praktizieren, einschließlich des Herstellens und Verwendens von Vorrichtungen oder Systemen und Durchführen jeglicher verkörperter Verfahren. Der patentierbare Umfang der Erfindung wird durch die Ansprüche definiert und kann andere Beispiele einschließen, die einem Durchschnittsfachmann einfallen. Solche anderen Beispiele sollen in den Anwendungsbereich der Ansprüche fallen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich nicht von dem wörtlichen Ausdruck der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie gleichwertige Strukturelemente mit unwesentlichen Unterschieden zu den wörtlichen Ausdrücken der Ansprüche einschließen.
Wie hierin verwendet, ist ein Element oder Schritt, der im Singular rezitiert und mit dem Wort „ein“ oder „eine“ eingeführt wird, so zu verstehen, dass mehrere der Elemente oder Schritte nicht ausgeschlossen sind, es sei denn, ein solcher Ausschluss wird ausdrücklich angegeben. Darüber hinaus sind Verweise auf „eine Ausführungsform“ der vorliegenden Erfindung nicht so zu verstehen, dass sie das Vorhandensein zusätzlicher Ausführungsformen ausschließen, die auch die genannten Merkmale verkörpern. Darüber hinaus können Ausführungsformen, die ein Element oder eine Vielzahl von Elementen mit einer bestimmten Eigenschaft „umfassen“, „einschließen“ oder „aufweisen“, zusätzliche solche Elemente einschließen, die diese Eigenschaft nicht besitzen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
Da gewisse Änderungen an der oben beschriebenen Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der hier betroffenen Erfindung abzuweichen, ist beabsichtigt, dass der gesamte Gegenstand der obigen, in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Beschreibung lediglich als Beispiel für das hierin eingeschlossene erfinderische Konzept interpretiert wird und nicht als Einschränkung der Erfindung ausgelegt werden soll.

Claims

Verfahren zum Vorwärmen einer Schlagmühle, umfassend: Drehen eines Schlagrads, das innerhalb der Schlagmühle angeordnet ist, um Zirkulation eines Gasstroms zwischen der Schlagmühle und einem Ofen zu erleichtern, die sowohl über eine Leitung für pulverisierten Brennstoff als auch über eine Rauchgasrezirkulationsleitung miteinander fluidisch verbunden sind; Erzeugen eines Brennergases über einen Brenner, der innerhalb der Rauchgasrezirkulationsleitung angeordnet ist, sodass sich das Brennergas dem durch die Schlagmühle und den Ofen hindurch zirkulierenden Gasstrom anschließt und diesen erwärmt; und Anpassen von mindestens einer von einer Luftzufuhr und einer Brennstoffzufuhr zum Brenner über eine Steuerung basierend mindestens teilweise auf einem von einer Temperatur des Gasstroms an einem Eingang der Schlagmühle, einer Temperatur des Gasstroms an einem Ausgang der Schlagmühle und einem Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Steuerung mindestens eine von der Luftzufuhr und der Brennstoffzufuhr des Brenners anpasst, sodass der Brenner das Brennergas bei stöchiometrischen Bedingungen erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Anpassen von mindestens einer von einer Luftzufuhr und einer Brennstoffzufuhr zum Brenner über eine Steuerung umfasst: Anpassen von mindestens einer von der Luftzufuhr und der Brennstoffzufuhr, sodass mindestens eine von der Temperatur des Gasstroms am Eingang der Schlagmühle innerhalb eines Ziel-Mühleneingangsgastemperaturbereichs liegt und der Temperatur des Gasstroms am Ausgang der Schlagmühle innerhalb eines Ziel-Mühlenausgangsgastemperaturbereichs liegt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei Anpassen von mindestens einer von einer Luftzufuhr und einer Brennstoffzufuhr zum Brenner über eine Steuerung weiter umfasst: Anpassen von mindestens einer von der Luftzufuhr und der Brennstoffzufuhr, sodass das Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle unter einer maximalen Mühlensauerstoffschwelle liegt.
Verfahren nach Anspruch 4, weiter umfassend: Erhalten des Sauerstoffniveaus innerhalb der Schlagmühle von einem Sauerstoffsensor, der in der Schlagmühle oder in der Leitung für pulverisierten Brennstoff stromabwärts der Schlagmühle angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, weiter umfassend: Berechnen des Sauerstoffniveaus innerhalb der Schlagmühle über die Steuerung basierend mindestens teilweise auf einem Sauerstoffniveau innerhalb des Ofens, das durch einen Sauerstoffsensor erhalten wird, der im Ofen oder in einem Auslass des Ofens angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, weiter umfassend: Einbringen des Brennstoffs aus einer Brennstoffquelle in die Schlagmühle hinein, wenn das Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle unter der maximalen Mühlensauerstoffschwelle liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Brennstoff Kohle ist.
System zum Vorwärmen einer Schlagmühle, umfassend: ein Schlagrad, das innerhalb der Schlagmühle angeordnet ist; einen Ofen, der betreibbar ist, um einen Brennstoff aus der Schlagmühle zu empfangen; eine Leitung für pulverisierten Brennstoff, die die Schlagmühle mit dem Ofen fluidisch verbindet und betreibbar ist, um dem Brennstoff zu erlauben, von der Schlagmühle zum Ofen zu fließen; eine Rauchgasrezirkulationsleitung, die den Ofen mit der Schlagmühle fluidisch verbindet, um Zirkulation eines Gasstroms durch die Schlagmühle und den Ofen hindurch über die Rauchgasrezirkulationsleitung und die Leitung für pulverisierten Brennstoff zu erleichtern; einen Brenner, der innerhalb der Rauchgasrezirkulationsleitung angeordnet ist und betreibbar ist, um ein Brennergas zu erzeugen, das sich dem Gasstrom anschließt und diesen erwärmt, wobei der Brenner eine Luftzufuhr und eine Brennstoffzufuhr einschließt; eine Steuerung in elektronischer Kommunikation mit mindestens einer von der Luftzufuhr und der Brennstoffzufuhr; und wobei die Steuerung betreibbar ist, um mindestens eine von der Luftzufuhr und der Brennstoffzufuhr basierend mindestens teilweise auf einer von einer Temperatur des Gasstroms an einem Eingang der Schlagmühle, einer Temperatur des Gasstroms an einem Ausgang der Schlagmühle und einem Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle anzupassen.
System nach Anspruch 9, wobei die Zirkulation des Gasstroms durch die Schlagmühle und den Ofen hindurch durch das Schlagrad angetrieben wird.
System nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Steuerung weiter betreibbar ist, um mindestens eine von der Luftzufuhr und der Brennstoffzufuhr des Brenners anzupassen, sodass der Brenner das Brennergas bei stöchiometrischen Bedingungen erzeugt.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Steuerung weiter betreibbar ist, um mindestens eine von der Luftzufuhr und der Brennstoffzufuhr anzupassen, sodass das Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle unter einer maximalen Mühlensauerstoffschwelle liegt, und mindestens eine von: der Temperatur des Gasstroms am Eingang der Schlagmühle innerhalb eines Ziel-Mühleneingangsgastemperaturbereichs liegt; und der Temperatur des Gasstroms am Ausgang der Schlagmühle innerhalb eines Ziel-Mühlenausgangsgastemperaturbereichs liegt.
System nach Anspruch 12, wobei das System weiter umfasst: einen Sauerstoffsensor, der in der Schlagmühle oder in der Leitung für pulverisierten Brennstoff stromabwärts der Schlagmühle angeordnet ist, und die Steuerung erhält das Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle vom Sauerstoffsensor.
System nach Anspruch 12 oder 13, wobei das System weiter umfasst: einen Sauerstoffsensor, der im Ofen oder in einem Auslass des Ofens angeordnet ist, und wobei die Steuerung weiter betreibbar ist, um das Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle basierend mindestens teilweise auf einem durch den Sauerstoffsensor erhaltenen Sauerstoffniveau zu berechnen.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das System weiter umfasst: eine Brennstoffquelle, die betreibbar ist, um den Brennstoff zu der Schlagmühle zuzuführen, und wobei die Steuerung weiter in elektronischer Kommunikation mit der Brennstoffquelle ist und betreibbar ist, um den Brennstoff aus der Brennstoffquelle in die Schlagmühle hinein einzubringen, wenn das Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle unter der maximalen Mühlensauerstoffschwelle liegt, und mindestens eine von: der Temperatur des Gasstroms am Eingang der Schlagmühle innerhalb des Ziel-Mühleneingangsgastemperaturbereichs liegt; und der Temperatur des Gasstroms am Ausgang der Schlagmühle innerhalb des Ziel-Mühlenausgangsgastemperaturbereichs liegt.
System nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei der Brennstoff Kohle ist.
Verfahren zum Vorwärmen einer Schlagmühle, umfassend: Drehen eines Schlagrads, das innerhalb der Schlagmühle angeordnet ist, um Zirkulation eines Gasstroms zwischen der Schlagmühle und einem Ofen, der über eine Leitung für pulverisierten Brennstoff und eine Rauchgasrezirkulationsleitung mit der Schlagmühle fluidisch verbunden ist, zu erleichtern; Erzeugen eines Brennergases bei stöchiometrischen Bedingungen über einen Brenner, der innerhalb der Rauchgasrezirkulationsleitung angeordnet ist, sodass sich das Brennergas dem durch die Schlagmühle und den Ofen hindurch zirkulierenden Gasstrom anschließt und diesen erwärmt; Anpassen von mindestens einer von einer Luftzufuhr und einer Brennstoffzufuhr zum Brenner über eine Steuerung, sodass die Temperatur des Gasstroms am Eingang der Schlagmühle innerhalb eines Ziel-Mühleneingangsgastemperaturbereichs liegt; wenn die Temperatur des Gasstroms am Eingang der Schlagmühle innerhalb des Ziel-Mühleneingangsgastemperaturbereichs liegt, weiteres Anpassen von mindestens einer von der Luftzufuhr und der Brennstoffzufuhr zum Brenner über eine Steuerung, sodass die Temperatur des Gasstroms am Ausgang der Schlagmühle innerhalb eines Ziel-Mühlenausgangsgastemperaturbereichs liegt; wenn die Temperatur des Gasstroms am Ausgang der Schlagmühle innerhalb des Ziel-Mühlengasausgangstemperaturbereichs liegt, Reduzieren der Luftzufuhr zum Brenner über die Steuerung, sodass das Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle unter einer maximalen Mühlensauerstoffschwelle liegt; und wenn das Sauerstoffniveau innerhalb der Schlagmühle unter einer maximalen Mühlensauerstoffschwelle liegt, Einbringen des Brennstoffs aus einer Brennstoffquelle in die Schlagmühle hinein.
Verfahren nach Anspruch 17, weiter umfassend: Erhalten des Sauerstoffniveaus innerhalb der Schlagmühle von einem Sauerstoffsensor, der in der Schlagmühle oder in der Leitung für pulverisierten Brennstoff stromabwärts der Schlagmühle angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Verfahren weiter umfasst: Berechnen des Sauerstoffniveaus innerhalb der Schlagmühle über die Steuerung basierend mindestens teilweise auf einem Sauerstoffniveau, das durch einen Sauerstoffsensor erhalten wird, der im Ofen oder in einem Auslass des Ofens angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Berechnen des Sauerstoffniveaus innerhalb der Schlagmühle über die Steuerung basierend mindestens teilweise auf einem Sauerstoffniveau, das durch einen Sauerstoffsensor erhalten wird, der im Ofen oder in einem Auslass des Ofens angeordnet ist, umfasst: Berechnen einer Flussrate des Gasstroms basierend mindestens teilweise auf einer Drehgeschwindigkeit des Schlagrads.