DE4317906A1 - Verbesserter Einlaßkanal für eine Kohle-Pulverisierungsmühle mit rotierenden Vertikalschaufeln mit niedrigem Druckverlust - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Pulverisie­ rungsmühlen zum Feinmahlen von Kohle und insbesondere auf eine neue brauchbaren Einlaßtrichterkonstruktion mit einer rotierenden Vertikal­ schaufel für solche Pulverisierungsmühlen, die eine Verringerung in der Druckverlustcharakteristik haben.

Ein Typ einer bekannten Kohlenfeinmahlmühle (Pulverisierungsmühle) ist eine Roll- und Abroll-Pulverisierungsmühle mit niedriger Drehzahl, die drei Mahlrollen mit großem Durchmesser verwendet, um die Kohle zu brechen. Primärluft tritt in die Pulverisierungsmühle durch einen radia­ len Einlaßkanal ein, bewegt sich in einen Luftsammler mit niedriger Ge­ schwindigkeit und wird dann beschleunigt und durch eine Reihe von stationären Trichtern in einem Ring ausgerichtet, der die Mahlzone umgibt. Im Auslaß des Trichters oder des Ringkanals werden die pulve­ risierten Kohlepartikel durch den Hochgeschwindigkeitsluftstrom mitgeris­ sen. Die Geschwindigkeit der Luft wird dann in dem Hauptgehäuse der Pulverisierungsmühle verringert, wodurch die größeren Partikel direkt zu der Mahlzone zum weiteren Brechen zurückgeführt werden, während die kleineren Partikel durch den Klassierer zur Endklassierung nach oben getragen werden.

Ein großer Teil des Primärluft-Druckverlustes tritt auf infolge des Ver­ lustes über den rotierenden Ringkanal. In einigen bekannten Pulveris­ ierungsmühlen kann der Primärluft-Druckverlust etwa 40% höher als bei anderen Mühlen sein, die unterschiedliche drehende Ringkanalkonstruktio­ nen enthalten. Infolge dieses höheren Druckverlustes wird mehr Ventila­ torleistung benötigt, um die Mühle zu betreiben. Das führt zu einem großen Leistungsnachteil nur infolge des Ringkanalentwurfs.

Eine bekannte, in Fig. 1 und 2 dargestellte Konstruktion, ist eine modifi­ zierte Version des früheren stationären Ringkanalentwurfs der frühen 1980er Jahre. Dieser Entwurf besteht aus 42 Kanalöffnungen 10, die aus 14 separaten Gießteilen hergestellt sind, die an dem Oberteil und dem Boden eines Mahltisches 16 montiert sind. Der Ringkanal ist in die individuellen Öffnungen 10 durch die Verwendung von Strömungsschau­ feln 12 unterteilt. Die Schaufeln erstrecken sich von dem Kanaleinlaß 10a zu dem Kanalauslaß 10b und sind eingeschlossen bei einem Winkel 14 von 30° von der Horizontalen und einem Winkel 18 von 50° von der Vertikalen in Richtung auf eine Mahlzone 20. Die äußere Kanalwand 22 ist stationär, während der Rest des Kanals einschließlich seiner inneren Wand 24 und den Schaufeln 12 mit dem Mahltisch 16 gedreht wird. Der Luftstrom ist anfänglich durch eine Tränentropfenform 12a an der Vorderkante der Schaufel 12 ausgerichtet und wird beschleunigt, um ein gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil über eine Tragflächenform 12b an einem Abschnitt der oberen Oberfläche auszubilden. Der Tisch 16 dreht sich innerhalb eines Gehäuses 6 um eine vertikale Achse. Die äußere Kanalwand 22 ist in dem Gehäuse getragen, und das Gehäuse umschließt die Mahlzone 20. Die Funktion der Schaufeln, die Strömung durch den Trichter zu beschleunigen und auszurichten, ist in US-PS 4,264,041 beschrieben.

Weiterer sachdienlicher existierender Stand der Technik bezüglich des Trichter- oder Ringkanalentwurfs von Pulverisierungsmühlen sind US-PS 2,275,595 (Schwartz, ′595); US-PS 2,378,681 (Bailey et al., ′681); US-PS 2,473,514 (Ebersole, ′514) und US-PS 2,545,254 (Bice, ′254), von denen alle der Babcock & Wilcox Company zugeordnet sind. Schwartz ′595 offenbart gekrümmte Kanäle, die einen Ringkanal ventilieren, der Spülluft in die Richtung der Mahlelemente wegleitet. Balley et al. ′681 offenbart einen Entwurf für eine konstante Luftgeschwindigkeit durch den Ringka­ nal. Ebersole ′541 offenbart einen einstellbaren Ringkanal, und Bice ′254 offenbart einen exzentrischen Ringkanalentwurf zur Luftverteilung.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet einen verbesserten Einlaß-Ringkanalentwurf mit einer rotierenden Vertikalschaufel, der einen wesentlich geringeren Druckverlust darüber hat. Die Verringerung im Druckverlust wird erreicht durch Schaffen einer gleichmäßigeren Geschwindigkeitsverteilung über den rotierenden Ringkanal. Das wird erreicht durch Neu­ entwerfen dessen, wie die Primärsammelluft eintritt, hindurchgeht und jede Kanalöffnung verläßt. Durch Schaffen einer gleichmäßigeren Geschwindigkeitsverteilung kann das Gesamtgeschwindigkeitsniveau reduziert werden, da Bereiche niedriger Geschwindigkeit entlang des Ringkanales nicht ausgeglichen werden brauchen. Das führt zu einer Geschwindig­ keitsdruckverlust-Reduzierung über den gesamten sich drehenden Ringkanal.

Ein Ziel der Erfindung ist, der Einlaßluft zu erlauben, in den Ringkanal vertikal einzutreten, wodurch jegliche Ungleichheit in der Strömungsver­ teilung eliminiert wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, solch eine Konstruktion bereitzustel­ len, daß der Schaufelfuß verjüngend ausgeführt ist, um einen sauberen Übergang in den Ringkanal zu erlauben, wenn die Luft sich nach oben in den Ringkanal bewegt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, einen Tragflügel bereitzustellen, der die Fläche reduziert und die Strömung beschleunigt, wodurch eine gleich­ mäßige Geschwindigkeitsverteilung über jede Öffnung geschaffen wird, so daß, wenn die Strömung dann verzögert wird, es eine Reduzierung im Druckverlust gibt, wenn die Strömung den Ringkanal verläßt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, eine Konstruktion bereitzustellen mit einer Schaufelausrichtung mit Umkehrwinkel, um den Vorteil des Geblä­ seeffektes auszunutzen, der durch die Drehung des Ringkanals erzeugt wird, so daß es eine Reduzierung im Druckverlust gibt, wenn die Sam­ melluft nach oben und in die Mahlzone geblasen wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, Strömungskonturplatten unter dem Ringkanaleinlaß vorzusehen, um Rezirkulationszonen, die von scharfen Ecken oder stufigen Änderungen in der Fläche in dem Mühlensammler resultieren, zu reduzieren, um ein gleichmäßigeres Strömungsbild aufwärts und in den Ringkanaleinlaß hinein zu schaffen.

Die verschiedenen Merkmale der Neuheit, die die Erfindung kennzeich­ nen, sind insbesondere in den angefügten Ansprüchen ausgeführt und bilden einen Teil dieser Offenbarung. Zum besseren Verständnis der Erfindung, ihrer Betriebsvorteile und spezifischen Ziele, die durch ihre Anwendung erreicht werden, wird Bezug auf die beigefügte Zeichnung und den beschreibenden Stoff genommen, in denen die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind.

In den Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 eine vertikale Querschnittsansicht des Ringkanalbereiches für eine bekannte Luftförder-Pulverisierer oder -Mühle;

Fig. 2 eine vertikale Aufrißansicht entlang der Ebene 2-2 von Fig. 1;

Fig. 3 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht des Ringkanalbereiches eines Pulv­ erisierers oder einer Mühle, der bzw. die entsprechend der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist; und

Fig. 4 ein vertikaler Aufriß entlang der Ebene 4-4 von Fig. 3.

In den Fig. 3 und 4 sind dieselben Bezugsziffern verwendet wie jene in Fig. 1 und 2 für dieselben oder funktional ähnlichen Teile.

Bezugnehmend nun insbesondere auf Fig. 3 und 4 weist die darin ver­ körperte Erfindung eine verbesserte Ringkanalanordnung für eine Pulv­ erisierungsmühle mit einem festen Gehäuse 6 mit einer zentralen Achse auf. Ein Mahltisch 16 dreht um die zentrale Achse zum Pulverisieren von Partikeln, insbesondere von Kohle, in einer konventionellen Art. Der Mahltisch 16 dreht sich in der Drehrichtung, die durch den Pfeil in Fig. 4 angezeigt ist. Einem Einlaßsammler 21 zugeführte Luft wandert nach oben und vertikal durch einen Ringkanal, der zwischen einer äußeren Kanalwand 22 und einer inneren Kanalwand 24 vorgesehen ist. Der Ringkanal ist des weiteren in individuelle Kanalöffnungen 10 durch Schaufeln 12 unterteilt, die in einer umfangsmäßig beabstandeten Art um die vertikale Achse der Pulverisierungsmühle verteilt sind. Wie am besten in Fig. 3 gezeigt ist, ist ein neues Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß sowohl die äußere als auch die innere Kanalwand 22, 24 vertikal sind, was einen "Einbau"-Ringkanal 10 bildet, der parallel zu der Drehachse ist, anders als in einem Winkel zu der Achse wie in dem Stand der Technik (siehe Winkel 18 in Fig. 1).

Die gegenwärtige radiale Einlaßkonfiguration von Fig. 3 ermöglicht einem Einlaßluftstrom 90, in den Ringkanal vertikal durch den Kanaleinlaß 10a einzutreten und den Kanalauslaß 10b in die Mahlzone 20 zu verlassen.

Ein weiteres neues, in Fig. 4 gezeigtes Merkmal der vorliegenden Erfin­ dung ist, daß die Schaufel 12 ein sich verjüngendes Ende 12a an dem Kanaleinlaß 10a hat, das einen sauberen Übergang der Strömung 90 in den Trichtereinlaß 10a ermöglicht. Wenn die Strömung 90 nach oben in den Trichtereinlaß 10a wandert, wandert die Strömung 90 durch die Öffnung 10 von dem sich verjüngenden Ende 12a über einen vertikalen Abschnitt 12d der Schaufel, die parallel zu der Steuerachse ist. Die Schaufel 12 hat eine Schaufelkrümmung 12e, die über dem vertikalen Abschnitt 12d und dem sich verjüngenden Ende 12a angeordnet ist. Die Schaufelkrümmung 12e führt zu einem Auslaßende 12c der Schaufel 12, angeordnet an dem Trichterauslaß 10b.

Die Tragflügelform 12b ist an dem vertikalen Abschnitt 12d zum Redu­ zieren der Fläche und zum Beschleunigen der Strömung 90 angeordnet, wodurch eine gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung über jede Öffnung 10 geschaffen wird. Die Strömung 90 wird dann verzögert, was eine Reduzierung im Druckverlust erlaubt, wenn sie den Kanalauslaß 10b verläßt.

Jede Schaufel 12 hat einen spitzen Winkel 14′ mit der Horizontalen, der vorteilhafterweise, jedoch nicht notwendigerweise 45° ist, und zwar in einer Richtung, so daß das sich verjüngende Ende 12a von jeder Schau­ fel stromaufwärts von dem Auslaßende 12c jeder Schaufel 12 bezüglich der Drehrichtung des Mahltisches 16 ist. Das ist entgegengesetzt der winkelmäßigen Ausrichtung des Standes der Technik, wie gezeigt bei Winkel 14 in Fig. 2. Die Schaufeln 12 setzen sich mit einem strom­ aufwärtigen oder sich verjüngenden Ende 12a, das sich verjüngt, und mit der dazwischen befindlichen Tragflügelform 12b fort, beide sind jedoch umgekehrt in der Ausrichtung bezüglich der Drehrichtung und wie im Vergleich zum Stand der Technik.

Der Entwurf dieser vorliegenden Erfindung nutzt den Vorteil des Geblä­ seeffektes, der durch die Drehung des Kanals infolge der umgekehrten Schaufelwinkelausrichtung erzeugt wird. Diese Schaufelausrichtung erlaubt eine Reduzierung im Druckverlust, wenn die Sammelluft nach oben (nicht nach unten, wie es gegenwärtig getan wird) und in die Mahlzone 20 geblasen wird.

Strömungskonturplatten 26 sind unter dem Kanaleinlaß 10a vorgesehen. Die Platten 26 reduzieren Rezirkulationszonen, die aus scharfen Ecken oder einer Stufenänderung in der Fläche in dem Mühlensammler resultie­ ren. Eine Eliminierung dieser Strömungsstörungen wird helfen, ein gleichmäßigeres Strömungsbild aufwärts und in den Kanaleinlaß 10a hinein zu schaffen.

Die Strömungskonturplatten 26 erstrecken sich bei einem spitzen Winkel 26a, z. B. 60°, bezüglich der vertikalen Achse entlang der inneren Peri­ pherie der Eintrittsfläche für die Öffnungen 10 innerhalb des Einlaß­ sammlers 21.

Eine Anwendung der kombinierten drehenden Ringkanalkonstruktionen, die oben beschrieben sind, liefert die folgenden Vorteile über die bishe­ rigen Konstruktionen.

• (a) Ein vertikaler Einlaß zu dem Ringkanal führt zu einer gleichmäßi­ geren Verteilung der Sammelluft, was zu einem niedrigeren Druck­ verlust führt.
• (b) Die gegenwärtige Erfindung wird den Drehverlust reduzieren, der jetzt in existierenden drehenden Ringkanalkonstruktionen zu finden ist. Dies wird ausgeführt, indem man die Strömung vertikal über einen sich verjüngenden Einlaß eintreten und sich um einen graduel­ len Winkel drehen läßt, während sie beschleunigt wird. Die schar­ fen Einlaßkrümmungen einer Hälfte des drehenden Ringkanales, was der gegenwärtigen Konstruktion mit dem radialen Einlaß innewohnt, wird eliminiert, was zu einer Reduzierung im Druckverlust führt.
• (c) Eine Reduzierung in der Erosion von Mühlenbauteilen, wie z. B. die Rollenradnaben und die Mühlengehäusewand infolge einer vertikalen inneren und einer äußeren Kanalwand und eine reduzierte Horizon­ talkomponente der Geschwindigkeit, die den Ringkanal über einen vergrößerter Schaufelwinkel verläßt.
• (d) Reduzierung der mehr als nötig für einen guten Mühlenbetrieb angewendeten Energie zum Verwirbeln und Rotieren des Kohlenbet­ tes. Das ist möglich infolge der Reduzierung der Horizontalkom­ ponente der Geschwindigkeit durch einen vergrößerten Schaufelwin­ kel.
• (e) Der vergrößerte Schaufelwinkel führt zu einer besseren Ausnutzung der Vertikalkomponente der Geschwindigkeit in suspendierenden Kohleteilchen.
• (f) Der "Einbau"-Ringkanal und die Strömungskonturplatten minimieren die Strömungsstörungen in und vor dem Ringkanal, was zu einer gleichmäßigeren Geschwindigkeitsverteilung durch den Ringkanal führt.
• (g) Die Umkehrschaufelausrichtung nützt den Vorteil des Gebläseeffek­ tes, der durch die Ringkanalrotation erzeugt wird.
• (h) Eine Reduzierung in der Schaufellänge reduziert Reibungsverluste sowie Bauteilgewicht.
• (i) Eine Reduzierung in der Schaufellänge zusammen mit der vertikalen inneren und äußeren Wand gewährleistet eine leichtere Installation und Instandhaltung.
• (j) Der vertikale innere und äußere Kanal steht für eine weniger kom­ plizierte Konstruktion, was die Wahrscheinlichkeit von Herstellungs­ fehlern reduziert.

Des weiteren kann, obwohl die ökonomischen Vorteile des Gießens jedes Kanalabschnittes bekannt sind, der neue Trichterentwurf der Erfindung teilweise oder ganz durch Schweiß- und Plattentechnologie hergestellt werden.

Während spezifische Ausführungsformen der Erfindung gezeigt worden sind und im Detail beschrieben worden sind, um die Anwendung der Prinzipien der Erfindung darzustellen, wird klar sein, daß die Erfindung anderweitig ausgeführt sein kann, ohne von solchen Prinzipien abzuwei­ chen.

Claims (6)

1. Ringkanalanordnung für eine Pulverisierungsmühle, die aufweist:
ein festes Gehäuse, das eine Achse hat und einen Einlaßsammler für Luft in die Pulverisierungsmühle und in eine Mahlzone definiert, wo Luft in der Pulverisierungsmühle pulverisierte Partikel aufgreift und weiter fördert;
einen Mahltisch, der zur Rotation um die Achse in dem Gehäuse montiert ist;
eine äußere Wand in dem Gehäuse, wobei die äußere Wand vertikal parallel zu der Achse ausgerichtet ist;
eine innere Wand, die mit dem Tisch verbunden und in dem Ge­ häuse angeordnet ist, wobei die innere Wand nach innen von der äußeren Wand zum Definieren eines Ringkanals dazwischen beab­ standet ist, wobei die innere Wand vertikal parallel zu der Achse orientiert ist; und
eine Vielzahl von Schaufeln, die sich radial zwischen der inneren und der äußeren Wand erstrecken zum Unterteilen des Ringkanals in eine Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten Kanalöffnungen zwischen der inneren und der äußeren Wand, wobei die äußere Wand mit der inneren Wand durch die Schaufeln verbunden ist und mit dem Mahltisch rotiert.

2. Ringkanalanordnung nach Anspruch 1, bei der jede Öffnung ein inneres Einlaßende unter dem Mahltisch aufweist, wobei die Ringka­ nalanordnung eine Vielzahl von geneigten Strömungskonturplatten in dem inneren Abschnitt des Einlaßendes jeder Öffnung aufweist zum konturmäßigen Ausrichten des Luftstromes von dem Einlaßsammler in jede Öffnung.

3. Ringkanalanordnung nach Anspruch 2, bei der die geneigten Strö­ mungskonturplatten geneigt sind in einem spitzen Winkel zu der Horizontalen.

4. Ringkanalanordnung nach Anspruch 3, bei der der Winkel 60° ist.

5. Ringkanalanordnung nach Anspruch 1, bei der die Schaufeln parallel zueinander sind und geneigt in einem spitzen Winkel zu der Hori­ zontalen in einer Richtung sind, wodurch ein Einlaßende jeder Schaufel neben dem Einlaßsammler sich verjüngt und stromaufwärts in der Drehrichtung eines Auslaßendes jeder Schaufel neben der Mahlzone ist.

6. Ringkanalanordnung nach Anspruch 3, bei der die Schaufeln so gekrümmt sind, daß das Auslaßende jeder Schaufel in einem spitzen Winkel zu der Horizontalen geneigt ist, und das Einlaßende sich verjüngt und vertikal parallel zu der Achse ausgerichtet ist.