DE4311009A1

DE4311009A1 - Verfahren und Anordnung zum Zuführen von Ausbrandluft in den Rauchgasstrom eines kohlenstaubgefeuerten Dampfkessels

Info

Publication number: DE4311009A1
Application number: DE19934311009
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl Ing Stroeer; Dieter Dr Ing Koritz; Hartmut Dipl Ing Schubert
Original assignee: VEAG Vereinigte Energiewerke AG
Current assignee: VEAG Vereinigte Energiewerke AG
Priority date: 1993-04-01
Filing date: 1993-04-01
Publication date: 1994-10-06

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Zuführen von Ausbrandluft in den Rauchgasstrom eines kohlenstaubgefeuerten Dampfkessels.

Zur Einhaltung der NO_x- und CO-Grenzwerte für die Emission eines kohlenstaubgefeuerten Dampfkessels ist es bekannt, Ausbrandluft in den Flammen- und/oder Rauchgasweg der Feuerung einzuleiten.

So wird das Kohlenstaub-Luft-Gemisch und/oder die Verbrennungsluft stufenweise an speziellen Kohlenstaubbrennern eingebracht.

Obwohl damit bezogen auf den einzelnen Brenner eine wirksame NO_x- und CO-Minderung eintritt, ist zu verzeichnen, daß für eine Vielzahl von kompakten Feuerungen, insbesondere bei einer Stirnwand-Deckenfeuerung, im Deckenbereich der Brennkammer die geforderten Grenzwerte nicht eingehalten werden können. Auch das stufenweise Einblasen von Ausbrandluft über den Verbrennungsweg (DE-OS 34 10 945, 41 06 051) nach der Umlenkung des Rauchgaszuges ergibt im Einzelfall eine wirksame NO_x- und CO-Minderung, jedoch bei den beschriebenen Kohlenstaubfeuerungen sind diese Grenzwerte ebenfalls nicht einzuhalten. Außerdem treten erhebliche Druckverluste auf und der konstruktive Aufwand ist erheblich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Ausbrandluft gezielt an die Stellen des Verbrennungsweges einzubringen, die eine NO_x- und CO-Minderung zur Einhaltung der geforderten Grenzwerte gewährleisten.

Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß die Ausbrandluft im Bereich der größten Strömungsverdichtung des Rauchgasstromes als Strahlimpuls quer zur Strömungsrichtung des Rauchgasstromes gesteuert und mühlenbezogen dosiert eingebracht wird.

Zur Realisierung sind erfindungsgemäß die Luftdüsen in der Rückwand des Rauchgaszuges mit quer zur Strömungsrichtung gerichteten und unter einem Winkel angestellten Düsenöffnungen angeordnet.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß in der relativ schmalen Randschicht bzw. -strömung unmittelbar nach der Umlenkung der Rauchgase flächendeckend, mühlenbezogen und in Abhängigkeit von der Menge des angereicherten Unverbrannten und vollständig Verbrannten die Ausbrandluft gesteuert eingebracht wird. Und zwar so, daß eine max. NO_x- und CO-Minderung auf dem verbleibenden geringen Verbrennungsweg eintritt, weil ca. 60% bis 80% der Ausbrandluft in den Seitenbereich und ca. 40% bis 20% in die Strömung eindringt.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die dazugehörige Zeichnung zeigt:

Fig. 1 Die Anordnung der Luftdüsen in der Rückwand des zweiten Zuges im Seitenschnitt,

Fig. 2 Die Ausbildung der Luftdüsen als Draufsicht.

Der Dampfkessel 1 mit dem ersten Zug 2, dem zweiten Zug 3 und dem Querzug 4 weist die Kohlenstaubbrenner 5 mit Staubleitung 31 in Deckanordnung an der Stirnwand 6 und die Zusatzbrenner 7 sowie Rauchgasrücksaugung 8 auf (Fig. 1). Zwischen dem ersten Zug 2 und dem zweiten Zug 3 besteht die Trennwand 9 mit dem untenliegenden Durchtrittsgitter 10. Im zweiten Zug 3 besteht die Strahlungsheizfläche 11 und im Querzug 4 die Berührungsheizfläche 12. In der Rückwand 13 des zweiten Zuges 3 ist in Höhe des Durchtrittsgitters 10 die Abbrandluft-Einblaseeinrichtung 14 mit den Stellklappen 15 und der Luftleitung 16 angeordnet. Die Luftleitung 16 ist über die Heißluftleitung 37 in den Brenner-Heißluftkanal 38 eingebunden. Die Abbrandluft-Einblaseeinrichtung 14 (Fig. 2) besteht aus dem Zentralrohr 18 mit der Luftdüse 19 und dem Randrohr 20 mit den Randluftdüsen 21. Zur Druckerhöhung ist in die Zentralluftleitung 22 das Dampfstrahlrohr (Ejektor) 23 mit dem Regulierventil 24 und Dampfanschluß 25 oder das Luftgebläse 26 angeordnet. Die Strahlluftmenge wird über das Regelorgan 27 in der Zentralluftleitung 22 und die Randluftmenge über das Regelorgan 28 in der Luftleitung 29 eingestellt. Luftleitung 29 und Zentralluftleitung 22 sind in den Heißluftkanal 30 eingebunden.

Die Wirkungsweise ist folgende:
Der über die Staubleitung 31 und Brenner 5; 7 eingeblasene Brennstaub 32 verbrennt unter Luftzugabe weitgehend in der Brennkammer 2 des Dampfkessels 1. Durch die Brenneranordnung sowie dem damit erzeugten Impuls wird die Brenngasströmung 33 ausgebildet. Die Brenngasströmung 33 ist relativ kompakt und den jeweiligen Brennern 5; 7 und damit Mühlen zuordenbar. In dieser kompakten Brenngasströmung 33 sind aufgrund der ungünstigen Sauerstoffzufuhr unverbrannte Gase 17, insbesondere CO, Unverbranntes und nicht vollständig ausgebrannte Staubteilchen 34 enthalten. Nach der Umlenkung der Brenngasströmung 33 über das Durchtrittsgitter 10 in den zweiten Zug 3 wird die Brenngasströmung 33 im Rückwandbereich 35 mit einer Konzentration 45 der unverbrannten Masseteilchen 36 stark verdichtet (Fig. 1). In diesen Rückwandbereich 35 mit der Konzentration 45 wird über die Luftleitung 16, die Heißluftleitung 37 und den Brenner-Heißluftkanal 38 die Heißluft 39 aus der Nachluftvorwärmer-Heißluft 40 eingeleitet.

Diese Heißluft 39 wird gesteuert über die Regeleinrichtungen 27; 28 in den Anteil Strahlluft 41 mit ca. 20% bis 40% und in den Anteil Randluft 42 mit ca. 60% bis 80% aufgeteilt. Die Strahlluft 41 wird durch das Gebläse 26 bzw. durch das Dampfstrahlrohr 23 um den damit erzeugten Impuls erhöht. Die Strahlluft 41 wird über das Zentralrohr 18 mit Luftdüse 19 im Bereich des Abstandes "b" (ca. 800 mm) von der Rückwand 13 durch die Konzentration 45 im Rückwandbereich 35 geführt und gelangt so in die Brenngasströmung 46 im Bereich der oberen Umlenkung 43 des Durchtrittsgitters 10. Die Menge der Strahlluft 41 ist dem geringeren Anteil an Unverbranntem 44 und der Brenner- bzw. Mühlen-Zuordnung angepaßt. Im Bereich der Konzentration 45 erfolgt die Zufuhr von Randluft 42 über die Randluftdüsen 21. Die Menge der Randluft 42 wird dem hochkonzentrierten Anteil von unverbrannten Masseteilchen 36 bzw. dem CO-Gehalt angepaßt. Aufgrund der Brenngasverteilung über die Breite des zweiten Zuges 3 besteht nur geringe Brennerbeeinflussung, so daß diese Randluft 42 auch bei teilabgeschalteten Brennern 5 eingeleitet wird. Die Luftdüsen 21 sind im Abstand "a" (ca. 300 mm) von der Rückwand 13 angeordnet. Mit der zusätzlichen Lufteinblasung, angepaßt an den Anfall an CO und Unverbranntem, wird der Ausbrand vor den Strahlungsheizflächen 11 gesichert.

Bezugszeichenliste

1 Dampfkessel
2 erster Zug (Brennkammer)
3 zweiter Zug
4 Querzug
5 Kohlenstaubbrenner
6 Stirnwand
7 Zusatzbrenner
8 Rauchgasrücksaugung
9 Trennwand
10 Durchtrittsgitter
11 Strahlungsheizfläche
12 Berührungsheizfläche
13 Rückwand
14 Abbrandluft-Einblaseeinrichtung
15 Stellklappe
16 Luftleitung
17 Gas
18 Zentralrohr
19 Luftdüse
20 Randrohr
21 Randluftdüse
22 Zentralluftleitung
23 Dampfstrahlrohr
24 Regulierventil
25 Dampfanschluß
26 Luftgebläse
27 Regelorgan
28 Regelorgan
29 Luftleitung
30 Heißluftkanal
31 Staubleitung
32 Brennstaub
33 Brenngasströmung
34 Unverbranntes, Staubteilchen
35 Rückwandbereich
36 Masseteilchen
37 Heißluftleitung
38 Brenner-Heißluftkanal
39 Heißluft
40 Nachluftvorwärmer-Heißluft
41 Strahlluft
42 Randluft
43 Umlenkung
44 Unverbranntes
45 Konzentration
46 Brenngasströmung

Claims

1. Verfahren zum Zuführen von Ausbrandluft in den Rauchgasstrom nach einer Umlenkung des Rauchgaszuges in einen kohlenstaubgefeuerten Dampfkessel, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausbrandluft im Bereich der größten Strömungsverdichtung des Rauchgasstromes als Strahlimpuls quer zur Strömungsrichtung des Rauchgasstromes gesteuert und mühlenbezogen dosiert eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausbrandluft entsprechend den Anteilen des Unverbrannten innerhalb des Rauchgasstromes partiell als Teilströme eingebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Strahlimpuls durch einen Dampfstrahl- oder Druckluft-Impuls erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausbrandluft und die Brennerluft mühlen- und brennerbezogen in gegenseitiger Abhängigkeit gesteuert wird.

5. Anordnung zum Zuführen von Ausbrandluft in den Rauchgasstrom nach einer Umlenkung des Rauchgaszuges in einen kohlenstaubgefeuerten Dampfkessel mittels Luftdüsen, gekennzeichnet dadurch, daß die Luftdüsen in der Rückwand des Rauchgaszuges mit quer zur Strömungsrichtung gerichteten und unter einem Winkel angestellten Düsenöffnungen angeordnet sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Luftdüsen über Stellklappen in den Luftkanal eingebunden sind.

7. Anordnung nach Anspruch 5 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Luftdüsen über Teilkanäle in den Luftkanal eingebunden sind.

8. Anordnung nach Anspruch 5 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß in die Luftdüsen eine Dampfstrahldüse oder ein Luftgebläse eingebunden ist.

9. Anordnung nach Anspruch 5 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Luftdüsen verstellbar in der Rückwand gelagert sind.

10. Anordnung nach Anspruch 5 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Luftdüsen entsprechend der Brenngasströmung über die Zugbreite verteilt angeordnet sind.