DE4329237C2

DE4329237C2 - Verfahren und Anordnung zur Vergleichmäßigung der Staubbeladung eines Kohlenstaub-Trägergas-Gemischstromes im Kanal vor einem Kohlenstaubbrenner

Info

Publication number: DE4329237C2
Application number: DE19934329237
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: 1993-08-24
Filing date: 1993-08-24
Publication date: 1998-04-16
Anticipated expiration: 2013-08-25
Also published as: DE4329237A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Vergleichmäßigung der Staubbeladung eines Kohlenstaub- Trägergas-Gemischstromes im Kanal vor einem Kohlenstaubbren ner.

Durch Entmischungsvorgänge kommt es zu Staubkonzentrationen im Bereich der Kanalwandungen und Eckbereiche, so daß in den nachgeschalteten Anlagen (Elektrofilter, Kohlenstaubbrenner u. a.) die Gasströmung mit unterschiedlicher Staubbeladung eintritt. Dadurch treten wesentliche Beeinträchtigungen in der Fahrweise dieser Anlagen ein. Besonders bei ein Kohlen staub-Trägergas-Gemisch führenden Kanälen mit nachfolgenden Kohlenstaubbrennern führt dieser Umstand zur unterschiedli chen Beaufschlagung der zu den Teilbrennern führenden Teilka näle, so daß eine Schieflast des Kohlenstaubbrenners ausge bildet wird.

Durch die nicht getrennte Verbrennungsluftsteuerung ist das Kohlenstaub-Trägergas-Gemisch nicht mehr optimierbar, so daß Brenner mit geringer Staubkonzentration sowie hohem Anteil an Verbrennungsluft und umgekehrt erhalten. Damit ist neben den ungünstigen Verbrennungs- und Wärmeverteilungszuständen auch keine schadstoffarme Verbrennung sowie kein guter Ausbrand mehr möglich.

Besonders ungünstig wirken diese Faktoren dann, wenn der Ka nal nach Kohlenstaubmühle oder Sichter unter einem Winkel an geordnet zu den Kohlenstaubbrennern führen, da in diesen Fäl len eine weitere Entmischung eintritt. Aufgrund von geneigt angeordneten Kohlenstaub- und Brennerleitungen zum Kohlen staubbrenner sowie Umlenkungen treten insbesondere am Ejek tor-Stufenluft-Wirbelbrenner Staubkonzentrationen in begrenz ten Leitungsbereichen ein.

Die Folge sind Verschleißerscheinungen an den Leitungen (Durchschleifen der Leitungswandungen), so daß Kohlenstaub in den Luftkasten gelangt. Weiterhin gelangen diese Staubkonzen trationen als Strähnen in den Brenner und damit in die Ver brennungszonen. Dies führt zu ungleichmäßigem Abbrand durch ungenügende Verbrennungsluftzufuhr in den Bereich der Staub konzentration und zur Schieflast des Brenners.

Wenn der Anteil an Unverbranntem steigt, steigt die CO- Emission und die Grenzwerte sind nicht mehr einhaltbar.

Diese Nachteile sind besonders bei Dampfkesseln mit Decken- und Stirnwand-Feuerungen zu beachten.

Die bekannten Einbauten zur Beeinflussung der Strömungsver teilung (DE-AS 26 10 556, DD-PS 103 499, DD-PS 48 267) sind nicht geeignet, eine gleichmäßige Staubbeaufschlagung von An lagen zu erreichen.

Es ist bekannt, daß ein Staub-Gasstrom durch Zentrifugalkraft in einen Feinstaub-Gasstrom und einen Grobstaub-Gasstrom ge trennt wird. Dabei werden die jeweiligen Ströme anschließend verdrallt (JP-Abstract 54-159741).

Weiterhin ist die gleichmäßige Zumischung von Staub in die Verbrennungsluft (DE 80 497, DE 80 570 und AT 356 232) sowie eine Vermischung von Staub und Luft durch Schaffung eines Un terdruckgebietes und damit eine Ablenkung der Ströme (US-PS 42 52 069) bekannt. Außerdem ist eine gleichmäßige Verteilung des Staub-Luft-Hauptstromes, der in Teilströmen über den Querschnitt von Leitungen gelegt ist, bekannt (DE-PS 422 120). Dabei ist der Hauptstrom in der Abzweigstel le in mehrere Zweigströme zerlegt und diese Zweigströme sind abwechselnd in Teilleitungen geleitet. Es ist eine gute und gleichmäßige Verteilung des Staub-Luft-Stromes erfolgt. So bleibt die vor und nach der Verteilung vorhandene Strähnen bildung im Wesentlichen unberührt, da zufällig ein Teil der Strähnen geteilt und somit die Strähnen unmittelbar weiter geführt bzw. erneut ausgebildet sind. Bei den genannten Schriften ist das Problem der Strähnenbildung nicht berührt sondern es treten die bekannten Nachteile der Feuerführung ein.

Der Erfindung liegt dabei die Aufgabe zugrunde, eine gleich mäßige Staubbeaufschlagung vor nachgeschalteten Anlagen zu erreichen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im Bereich der Kohlenstaubsträhnen Einbauten mit jeweils angepaßten querschnittsmindernden Öffnungen vorhanden sind, durch die ein Teil des Kohlenstaubes in andere Bereiche des Kanals, in denen die Kohlenstaubbeladung des Gasstromes geringer ist, abgelenkt wird.

Zur Realisierung sind im Randbereich des Kanals Prallelemente sowie Freispalte angeordnet und im Bereich zum Zentrum des Kanals angeordneten Prallelemente mit in Abströmrichtung wei senden Leiteinrichtungen versehen.

Der Vorteil der Erfindung liegt in der zwangsweisen Zertei lung vor Teilkanälen bzw. vor Kohlenstaubbrennern von in den Kanälen ausgebildeten Staubsträhnen im Randgasstrom. Im Rand bereich werden die Staubsträhnen abgebremst, Teilsträhnen aus gebildet, diese Strähnen durch Durchtritte geleitet sowie ab gelenkt und dann als Hauptstrom in den Bereich des Kanalzen trums abgelenkt sowie geführt, wobei die Staubbeladung ver gleichmäßigt ist.

An Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Die Anordnung der Staubverteileinrichtung zur Ver gleichmäßigung der Staubbeladung im Kohlenstaub-Trä gergas-Gemischkanal vor Kohlenstaubbrennner

Fig. 2: Die Ausbildung der Staubverteileinrichtung zur Ver gleichmäßigung

Fig. 3-5: Die weitere Ausbildung der Staubverteileinrichtung

Fig. 6: Die Darstellung der Kohlenstaubleitung und der mit der Staubvergleichmäßigungs-Einrichtung versehenen Anströmleitung am Ejektor-Stufenluft-Wirbelbrenner.

Fig. 7: Die Ausbildung der Staubvergleichmäßigungs-Einrich tung

Der geneigt angeordenete Kanal 1 nach Kohlenstaubmühle oder Sichter (nicht dargestellt) weist die Teilkanäle (Staubfin ger) 2.1; 2.2; 2.3 auf, die zu den Teilbrennern des Kohlen staubbrenners (nicht dargestellt) führen (Fig. 1).

Unmittelbar vor der Kanalverteilung 3 ist die Staubverteil- Einrichtung 4 innerhalb des Kanals 1 angeordnet.

Die Staubverteil-Einrichtung 4 weist die Prallelemente 5, die Prall- und Leitelemente 6 und den Freispalt 7 sowie den Durchtritt 26 auf (Fig. 2). Die Prall- und Leitelemente 6 sind mit den Führungselementen 22 in Abströmrichtung versehen.

Die Prallelemente 5 sind mit den spaltartigen Öffnungen 8 versehen (Fig. 3), während die Prall-und Leitelemente 6 und der Freispalt 7 in Längsrichtung angeordnet sind.

Über den gesamten Querschnitt des Kanals 1 ist die siebartig ausgebildete Staubverteil-Einrichtung 4 angeordnet (Fig. 4) und weist die Durchtrittsöffnungen 10 und die mit unter schiedlicher Geometrie ausgebildeten Freispalte 11; 12 auf. Diese Freispalte 11; 12 sind vom Randbereich 9 zum Kanalzen trum mit größer werdenden Abständen und Querschnitt angeord net. Die Prallelemente 5 und die Prall-und Leitelemente 6 sind vom Randbereich 9 zum Kanalzentrum mit größer werdenden Abständen 13 in mehreren Reihen angeordnet (Fig. 5).

Die Wirkungsweise ist folgende:

Der Nachmühlen-Staubstrom 14 wird in die Teilbrennerströme 15.1; 15.2; 15.3; aufgeteilt (Fig. 1). Diese Aufteilung er folgt in der Kanalverteilung 3 durch die Teilelemente 16. Auf Grund der Führung des Kanals 1 erfolgt eine unterschiedliche (entsprechend Beladung und Neigung) Staubbeladung 17.

Insbesondere im Randbereich 18 und Ecken 20 des Kanals 1 sind stark mit Staub beladene Strähnen 19 ausgebildet.

Durch die Anordnung der Prallelemente 5 werden die Strähnen 19 ausgebildet. Durch die Anordnung der Prallelemente 5 wer den die Strähnen 19 abgebremst, die Staubmasse 21 weitgehend in das Zentrum des Kanals 1 gelenkt. Durch die Führungsele mente 22 wird eine erneute Staubkonzentration im Randbereich 24 vermieden. Ein entsprechend gesteuerter Anteil an Staub masse 23 der Staubsträhne 19 gelangt über den Freispalt 7 in den Randbereich 24 nach Staubverteil-Einrichtung 4. Diese Staubaufteilung der Strähnen 19 sichert eine nahezu gleichmä ßige Staubkonzentration der Teilbrennerströme 15.1; 15.2; 15.3 und damit eine sichere Verbrennung bzw. Vermischung von Staub und Verbrennungsluft für jeden Kohlenstaubbrenner.

Durch die spaltartigen Öffnungen 8 (Fig. 3) wird die Staubbe ladung im Randbereich verteilt und in der Größe abgestuft. Der Freispalt 7 sichert zum Kanalzentrum hin eine Staubver teilung in der Weise, daß eine Staubmasse 23 zum Kanalzentrum gelenkt wird.

Eine gleichmäßige Staubverteilung wird über den Kanalquer schnitt durch die Anordnung sowie Größe der Freispalte 11; 12 in Verbindung mit den Abständen 13 erreicht (Fig. 4 und 5).

Durch die Erfindung werden vor den Kohlenstaubbrennern fol gende Vorteile erreicht:

- Durch die Vergleichmäßigung der Staubmasse je Brenner ist eine genauere Anpassung der Verbrennungsluftzufuhr möglich.
- Der Verschleiß wird im gesamten Kanal und Brenner nach der Staubverteilung vergleichmäßigt.
- keine bewegten Teile
- geringer Verschleiß an den Einbauten durch Prellverschluß
- schräge Kanalführungen vor Verteileinrichtungen

Der Dampfkessel 27 mit der Brennkammer 28 weist den Ejektor- Stufenluft-Wirbelbrenner 29 auf (Fig. 6). Der Ejektor-Stu fenluft-Wirbelbrenner 29 mit dem Luftring 30 und dem Konus 31 ist mit der Kohlenstaubleitung 32 verbunden. Die Kohlenstaublei tung 32 mit dem senkrechten Kanal 33 ist über den Krümmer 34 mit der geneigten Anströmleitung 35 verbunden. Im Abstand "a" der Anströmleitung 35 ist die Vergleichmäßigungs-Einrichtung 36 und unmittelbar am Ende 37 die Lenkelemente 38 angeordnet. Die Anströmleitung 35 weist im Abstand "a" die Seitenpralle lemente 39 mit den Durchtrittsöffnungen 40 sowie die Lenk- und Leitelemente 41 auf (Fig. 7). Nach den Lenk- und Leitele menten 41 besteht der Strömungsrichter 42 sowie die Eckpral lelemente 43 (Fig. 7).

Die Wirkungsweise ist folgende:

Der Nachmühlengas-Staubfingerstrom 44 gelangt aus dem senk rechten, jedoch geneigt angeordneten Kanal 33 über den Krüm mer 34 und die geneigt angeordnete Kohlenstaubleitung 32 in den Ejektor-Stufenluft-Wirbelbrenner 29 (Fig. 6). Auf diesem Rauchgasweg erfolgt eine Kohlenstaub-Trägergas-Entmischung in der Weise, daß an der Rückwand 45 die Staubmasse 46 konzen triert über den Krümmer 34 an der Oberseite 47 der Kohlen staubleitung 32 geführt wird. Durch die Schrägstellung (Nei gung) der Kohlenstaubleitung 32 wird diese Staubmasse 46 aus dem Staubstrom 48 nach Krümmer 34 durch Staubanteil 49 weiter angereichert und verdichtet. Der gleiche Staubanreicherungs mechanismus erfolgt an den Seitenwänden 50 oder Kanalecken bei entsprechend ungünstiger Kanalführung. Mit Hilfe der Sei tenprallelemente 39 wird die konzentrierte Staubsträhne 51 umgelenkt, wobei die Staubmasse 52 über die Durchtrittsöff nungen 40 (Fig. 7) in den Brenner geführt wird. Der Staub strom 53 wird zur Staubleitungsmitte der Anströmleitung 35 eingeleitet. Über die Eckprallelemente 43 wird der Ek kenstaubstrom von der Konuswand abgeleitet.

Durch diese Lenk- und Leitelemente 41 und den Strömungsrich ter 42 (Fig. 7) wird eine gleichmäßige Staub-Trägergas-Ver teilung im Ejektor-Stufenluft-Wirbelbrenner aufrechterhalten.

Durch die Erfindung werden am Kohlenstaubbrenner folgende Vorteile erreicht:

- einfache Verteileinrichtung auch in bestehenden Anlagen mit sehr geringem Aufwand realisierbar gute Durchmischung von Staub und Verbrennungsluft
- keine beweglichen Teile
- guter Abbrand
- gute Durchmischung in der Brennkammer durch Querströme
- alle Einbauelemente sind leicht erneuerbar
- gute Abbrandbedingungen auch bei geneigten Kanalführungen

Bezugszeichenliste

1

Kanal

2.1

Teilkanal

2.2

Teilkanal

2.3

Teilkanal

3

Kanalverteilung

4

Staubverteil-Einrichtung

5

Prallelemente

6

Prall- und Leitelelemente

7

Freispalt

8

Öffnung

9

Randbereich

10

Durchtrittsöffnung

11

Freispalt

12

Freispalt

13

Abstand

14

Nachmühlen-Staubstrom

15.1

Teilbrennerstrom

15.2

Teilbrennerstrom

15.3

Teilbrennerstrom

16

Teilelement

17

Staubbeladung

18

Randbereich

19

Strähne

20

Ecke

21

Staubmasse

22

Führungselement

23

Staubmasse

24

Randbereich

25

Durchtritt

26

Durchtritt

27

Dampfkessel

28

Brennkammer

29

Ejektor-Stufenluft-Wirbelbrenner

30

Luftring

31

Konus

32

Kohlenstaubleitung

33

Kanal

34

Krümmer

35

Anströmleitung

36

Vergleichmäßigungs-Einrichtung

37

Ende

38

Lenkelement

39

Seitenprallelement

40

Durchtrittsöffnung

41

Lenk- und Leitelement

42

Strömungsrichter

43

Eckprallelement

44

Nachmühlengas-Staubfingerstrom

45

Rückwand

46

Staubmasse

47

Oberseite

48

Staubstrom

49

Staubanteil

50

Seitenwand

51

Staubsträhne

52

Staubstrom

53

Staubstrom

Claims

1. Verfahren zur Vergleichmäßigung der Staubbeladung eines Kohlenstaub-Trägergas-Gemischstromes im Kanal vor einem Koh lenstaubbrenner, wobei der mit Staub beladene Gemischstrom wenigstens im Randbereich des Kanals Kohlenstaubsträhnen ent hält, gekennzeichnet dadurch, daß im Bereich der Kohlenstaubsträhnen Einbauten mit jeweils angepaßten querschnittsmindernden Öffnungen vorhanden sind, durch die ein Teil des Kohlenstaubes in andere Bereiche des Kanals, in denen die Kohlenstaubbeladung des Gasstromes ge ringer ist, abgelenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß Randgasstrom und/oder Teilgasströme und/oder Hauptgasströme vom Randbereich ausgehend querschnittsmäßig gering und bis zum Zentrum größer werdend beeinflußt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Teilströme mit unterschiedlichen Mengendurchsätzen und Strö mungsgeschwindigkeiten aufgeteilt werden.

4. Anordnung zur Vergleichmäßigung der Staubbeladung eines Kohlenstaub-Trägergas-Gemischstromes im Kanal vor einem Koh lenstaubbrenner, wobei der mit Staub beladene Gemischstrom wenigstens im Randbereich des Kanals Kohlenstaubsträhnen ent hält, gekennzeichnet dadurch, daß im Randbereich des Kanals Prallelemente sowie Freispalte angeordnet und die im Bereich zum Zentrum des Kanals angeord neten Prallelemente mit in Abströmrichtung weisenden Leitein richtungen versehen sind.

5. Anordung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Prallelemente und Freispalte vom Randbereich des Kanals aus gehend mit unterschiedlichen Querschnitten ausgebildet sind.

6. Anordnung nach Anspruch 4 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Prallelemente und Freispalte in einer oder mehreren Reihen angeordnet sind.

7. Anordnung nach Anspruch 4 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Prallelemente und Freispalte unterschiedliche geome trische Formen aufweisen.

8. Anordnung nach Anspruch 4 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Prallelemente und die Freispalte sowie das Kanalzen trum in einem als den Kanalquerschnitt ausfüllenden siebähn lichen Element angeordnet sind.

9. Anordnung nach Anspruch 4 für einen mit einer Anströmlei tung versehenen Kohlenstaubbrenner, gekennzeichnet dadurch, daß der Austritt der Anströmleitung in Abströmrichtung mit konzentrischen und diffusorähnlichen Wandungsteilen versehen ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, daß die konzentrischen und diffusorähnlichen Wandungsteile im Wechsel angeordnet sind.

11. Anordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, daß konzentrische und diffusorähnliche Wandungsteile im unregel mäßigen Wechsel angeordnet sind.

12. Anordnung nach Anspruch 9 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß die diffusorähnlichen Wandungsteile mit unterschiedlichen Winkeln angestellt und/oder verstellbar angestellt sind.

13. Anordnung nach Anspruch 9 bis 12, gekennzeichnet da durch, daß die diffusorähnlichen Wandungsteile mit unter schiedlichen Längen ausgebildet sind.

14. Anordnung nach Anspruch 9 bis 13, gekennzeichnet da durch, daß die konzentrischen Wandungsteile mit unterschied lichen Längen ausgebildet sind.