DE60014036T2

DE60014036T2 - Oberluftzufuhrkammer einer eckwandluftvorlage für einen mit fossilen brennstoffen gefeuerten ofen

Info

Publication number: DE60014036T2
Application number: DE60014036T
Authority: DE
Inventors: P. Wesley BAUVER; C. Richard LaFLESH; C. John LEWIS; D. Robert LEWIS
Original assignee: Alstom Power Inc
Current assignee: Alstom Power Inc
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 2000-02-07
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2020-02-08
Also published as: ATE277326T1; CN1340141A; WO2000049336A1; JP2002537536A; CN1149347C; AU765580B2; KR20010104709A; EP1153244A1; ZA200106206B; CA2359621A1; CA2359621C; AU3591000A; EP1153244B1; JP3674003B2; ES2228485T3; TW457352B; KR100445544B1; US6202575B1; ID30495A; DE60014036D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftkammer eines Eckwindkastens eines mit fossilen Brennstoffen befeuerten Kessels, der mit einer tangentialen Feuerungsanlage und einer Austrittsanordnung für solch eine Luftkammer ausgestattet ist.
Es ist bekannt, dass durch einen Lösungsansatz mit abgestufter Verbrennung die Verminderung von NO_x in einem mit fossilen Brennstoffen befeuerten Kessel, wie zum Beispiel einem Kessel, in dem pulverisierte Kohle gefeuert wird, verbessert werden kann. Zu solch einem Lösungsansatz mit abgestufter Verbrennung kann die Verringerung der in einen Hauptbrennerbereich des Kessels, bei dem es sich um einen Bereich handelt, in dem der Brennstoff, wie zum Beispiel die pulverisierte Kohle, eingespritzt wird, eingeführten Luftmenge und stattdessen die Einleitung von größeren Luftmengen über der Hauptbrennerzone gehören.
Im Laufe der Jahre sind im Stand der Technik verschiedene Lösungsansätze verfolgt worden, die sich mit dem Erfordernis der Begrenzung von NO_x-Emissionen, die infolge der Verbrennung fossiler Brennstoffe in Kesseln erzeugt werden, befassen. Im Blickpunkt eines solchen Lösungsansatzes hat die Entwicklung so genannter Feuerungsanlagen mit niedrigem NO_x-Ausstoß gestanden, die für den Einsatz in mit fossilen Brennstoffen befeuerten Kesseln geeignet sind. Die am 4. Juni 1991 erteilte eigene US-PS 5,020,454 mit dem Titel "Clustered Concentric Tangential Firing System" offenbart ein Beispiel für solch eine Feuerungsanlage mit geringem NO_x-Ausstoß. Gemäß den Lehren der US-PS 5,020,454 wird eine gebündelte konzentrische tangentiale Mehrfachfeuerungsanlage bereitgestellt, die einen Windkasten, eine erste Gruppe von Brennstoffdüsen, die im Windkasten angebracht sind und gebündelten Brennstoff in den Kessel einspritzen, um eine erste brennstoffreiche Zone darin zu erzeugen, eine zweite Gruppe von Brennstoffdüsen, die im Windkasten angebracht sind und gebündelten Brennstoff in den Kessel einspritzen, um eine zweite brennstoffreiche Zone darin zu erzeugen, eine versetzte Luftdüse, die im Windkasten angebracht ist und versetzte Luft so in den Kessel einleitet, dass sie von dem in den Kessel eingespritzten Brennstoff weg und zu den Wänden des Kessels geleitet wird, eine dicht gekuppelte Oberluftdüse, die im Windkasten angebracht ist und dicht gekuppelte Oberluft in den Ofen einleitet, und eine getrennte Oberluftdüse, die im Windkasten angebracht ist und getrennte Oberluft in den Kessel einleitet.
Ein anderes Beispiel für eine Feuerungsanlage mit geringem NO_x-Ausstoß ist jenes, das den Gegenstand der am 31. Mail 1994 erteilten eigenen US-PS 5,315,939 mit dem Titel "Integrated Low NO_x Tangential Firing System" bildet. Gemäß den Lehren der US-PS 5,315,939 wird eine integrierte tangentiale Feuerungsanlage mit geringem NO_x-Ausstoß bereitgestellt, die Versorgungsmittel für pulverisierten Festbrennstoff, Flammenanschluss-Düsenspitzen für pulverisierten Festbrennstoff, konzentrische Feuerungsdüsen, dicht gekuppelte Oberluft und mehrstufige getrennte Oberluft enthält und bei Einsatz mit einem mit pulverisiertem Festbrennstoff befeuerten Kessel die NO_x-Emissionen davon auf weniger als 0,15 lb/106 BTU begrenzen kann, während jedoch der Kohlenstoffgehalt in Flugasche auf weniger als 5% und die CO-Emmissionen auf weniger als 50 ppm gehalten werden.
Beide der in den beiden oben genannten Bezügen offenbarten tangential befeuerten Anlagen profitieren von dem Wissen, dass die Bildung von NO_x in einem tangential befeuerten Kessel oftmals durch umsichtige Steuerung der über der brennstoffreichen Hauptbrennerzone eingeleiteten Luft, das heißt der Einleitung so genannter Oberluft, auf ein Minimum reduziert werden kann. Umsichtige Steuerung der Oberluft in solchen Umständen zeichnet sich durch die Einleitung der Oberluft auf eine die Bildung des wirbelnden Feuerballs im Kessel unterstützenden Weise aus, während auch die sub-stöchiometrischen Bedingungen in der Hauptbrennerzone unterstützt werden. Hinsichtlich der Unterstützung der sub-stöchiometrischen Bedingungen in der Hauptbrennerzone versteht sich, dass jegliche Verlängerung der Verweilzeit des Brennstoffes in der sub-stöchiometrischen (brennstoffreichen) Hauptbrennerzone die Verringerung des NO_x weiter fördert.
Die US-PS 5,662,464 offenbarte eine zwischen einem Kessel 10 und einem Windkasten 12 angeordnete Nachluftöffnung 11. Die Nachluftöffnung 11 weist mehrere erste Luftklappen 14 auf, die durch erste Luftklappenschwenkstangen 20 drehbar mit den Seiten der Nachluftöffnung 11 verbunden sind. Den ersten Luftklappen 14 nachgeschaltete und dichter am Kessel 10 angeordnete zweite Luftklappen 16 sind über zweite Luftklappenschwenkstangen 22 mit den Seiten der Öffnung 11 senkrecht zur Längsachse der Öffnung 11 verbunden.
Die Achsen der Schwenkstangen 20 und Schwenkstangen 22 verlaufen senkrecht zueinander. Die einzelnen Flügel der ersten und zweiten Luftklappen verlaufen auch senkrecht bezüglich einander. Ein den ersten und zweiten Luftklappen vorgeschalteter Luftdämpfer 18 kann zur Regelung des Luftstroms durch die Nachluftöffnung 11 vom Windkasten 12 zum Kessel 10 verwendet werden.
Die Nachluftöffnung 11 befindet sich zwischen dem Windkasten 12 und dem Kessel 10. Die ersten Schwenkstangen 20 und die Schwenkstangen 22 der zweiten Stufe verbinden die Luftklappen 14 bzw. 16 mit der Öffnung 11.
Obgleich sich im Laufe der Jahre verschiedene Lösungsansätze im Stand der Technik mit der Verminderung von durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe in Kesseln erzeugten Emissionen von NO_x befasst haben, besteht im Stand der Technik immer noch der Bedarf, die bei Verfolgung dieser verschiedenen Lösungsansätze bisher erreichten Ziele zu verbessern. Zum Beispiel besteht immer noch Bedarf nach einem Lösungsansatz, der die Einleitung von Oberluft auf eine solche Weise gestatten würde, die eine längere Verweilzeit von Brennstoff unter den sub-stöchiometrischen Bedingungen der Hauptbrennerzone eines tangential befeuerten Kessels fördert, während gleichzeitig die zur Bewerkstelligung einer Einleitung von Oberluft auf solche Weise erforderliche Energie auf ein Minimum reduziert wird.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Luftkammer für einen Eckwindkasten eines tangential befeuerten Kessels, die die Einleitung von Oberluft auf eine Weise gestattet, die eine längere Verweilzeit von Brennstoff unter den sub-stöchiometrischen Bedingungen der Hauptbrennerzone des Kessels fördert, während gleichzeitig die zur Bewerkstelligung einer Einleitung von Oberluft auf diese Weise erforderliche Energie auf ein Minimum reduziert wird.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Austrittsanordnung für eine Luftkammer eines Eckwindkastens eines tangential befeuerten Kessels, die die Einleitung von Oberluft auf eine Weise gestattet, die eine längere Verweilzeit von Brennstoff unter den sub-stöchiometrischen Bedingungen der Hauptbrennerzone des Kessels fördert, während gleichzeitig die zur Bewerkstelligung einer Einleitung von Oberluft auf diese Weise erforderliche Energie auf ein Minimum reduziert wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Luftkammer eines Eckwindkastens einer tangentialen Feuerungsanlage eines mit fossilen Brennstoffen befeuerten Kessels bereitgestellt, die die Einleitung von Oberluft auf eine Weise gestattet, die eine längere Verweilzeit von Brennstoff unter den sub-stöchiometrischen Bedingungen der Hauptbrennerzone des Kessels fördert, während gleichzeitig die zur Bewerkstelligung einer Einleitung von Oberluft auf diese Weise erforderliche Energie auf ein Minimum reduziert wird.
Solch eine Kammer wird in Anspruch 1 beschrieben.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Austrittsanordnung für eine Luftkammer eines Eckwindkastens einer tangentialen Feuerungsanlage eines mit fossilen Brennstoffen befeuerten Kessels bereitgestellt, die die Einleitung von Oberluft auf eine Weise gestattet, die eine längere Verweilzeit von Brennstoff unter den sub-stöchiometrischen Bedingungen der Hauptbrennerzone des Kessels fördert, während gleichzeitig die zur Bewerkstelligung einer Einleitung von Oberluft auf diese Weise erforderliche Energie auf ein Minimum reduziert wird. Eine solche Anordnung wird in Anspruch 2 beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines mit fossilen Brennstoffen befeuerten mit einer tangentialen Feuerungsanlage ausgestatteten Kessels, der eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftkammer des Eckwindkastens aufweist;
2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines der Eckwindkästen des in 1 gezeigten mit fossilen Brennstoffen befeuerten Kessels, die die eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftkammer des Eckwindkastens zeigt;
3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der einen Ausführungsform der in den 1 und 2 gezeigten erfindungsgemäßen Luftkammer des Eckwindkastens;
4 ist eine Seitenansicht als Vertikalteilschnitt der in den 1–3 gezeigten erfindungsgemäßen Luftkammer entlang der Linie IV-IV in 2;
5 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftkammer des Eckwindkastens, die in einem mit einer tangentialen Feuerungsanlage ausgestatten mit fossilen Brennstoffen befeuerten Kessel installiert werden kann;
6 ist eine Seitenansicht der anderen Ausführungsform der in 5 gezeigten erfindungsgemäßen Luftkammer des Eckwindkastens; und
7 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer ersten Variation der anderen Ausführungsform der in den 5 und 6 gezeigten Luftkammer des Eckwindkastens.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie in den 1 – 4 zu sehen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Ausführungsform einer verbesserten Luftkammer für eine tangentiale Feuerungsanlage eines mit fossilen Brennstoffen befeuerten Kessels dargestellt. Der mit fossilen Brennstoffen befeuerte Kessel weist mehrere Wände auf, in denen ein Brennerbereich enthalten ist, in dem ein Verbrennungsprozess durch eine tangentiale Feuerungsanlage unterhalten wird. Die Verbesserung betrifft eine Luftkammer eines Windkastens des Kessels oder, falls gewünscht, mehrere Luftkammern in mehreren Windkästen, und im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der die neue Luftkammer-Austrittsanordnung der vorliegenden Erfindung enthaltenden verbesserten Luftkammer ausführlicher beschrieben.
Die tangentiale Feuerungsanlage des Kessels ist vorzugsweise jener Art, die gemeinhin als eine konzentrische tangentiale Feuerungsanlage bezeichnet wird. Die in 1 allgemein als 10 bezeichnete konzentrische tangentiale Feuerungsanlage ist in einem Brennerbereich 12 eines mit fossilen Brennstoffen befeuerten Kessels 14 betreibbar, bei dem es sich um einen mit pulverisierter Kohle befeuerten Kessel handeln kann. Der Brennerbereich 12 definiert eine Längsachse BL, die sich vertikal durch die Mitte des Brennerbereichs erstreckt.
Der Brennerbereich 12 weist vier Ecken auf, die jeweils im Wesentlichen gleichweit von benachbarten Ecken entfernt sind; solch eine durch den Brennerbereich 12 somit gebildete Brennkammer weist einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt auf. In den vier Ecken der Brennkammer sind ein erster Windkasten 16A, ein zweiter Windkasten 16B, ein dritter Windkasten 16C und ein vierter Windkasten 16D angeordnet. Der erste Windkasten 16A ist gesehen in Umfangsrichtung bezüglich der Längsachse BL des Brennerbereichs allgemein umfangsmäßig unmittelbar zwischen dem zweiten Windkasten 16B und dem vierten Windkasten 16D angeordnet, so dass sich der erste Windkasten 16A in einem allgemein gleichen Umfangsabstand von sowohl dem zweiten Windkasten 16B als auch dem vierten Windkasten 16D befindet. Der dritte Windkasten 16C ist gesehen in Umfangsrichtung allgemein umfangsmäßig unmittelbar zwischen dem zweiten Windkasten 16B und dem vierten Windkasten 16D auf der jeweils anderen Seite dieser Windkästen angeordnet, so dass sich der dritte Windkasten 16C in einem allgemein gleichen Umfangsabstand von sowohl dem zweiten Windkasten 16B als auch dem vierten Windkasten 16D befindet.
Der erste Windkasten 16A und der dritte Windkasten 16C definieren ein erstes Paar nebeneinander liegende Windkästen in nebeneinander liegender Beziehung zueinander (das heißt das Paar Windkästen ist auf einer die Längsachse BL durchquerenden Diagonalen DD angeordnet). Der zweite Windkasten 16B und der vierte Windkasten 16D definieren ein zweites Paar nebeneinander liegender Windkästen in nebeneinander liegender Beziehung zueinander.
Die Windkästen 16A–16D umfassen jeweils mehrere Kammern, die nun unter Bezugnahme auf den ersten Windkasten 16A näher beschrieben werden, wobei dieser erste Windkasten hier der Veranschaulichung halber als repräsentativer Windkasten erachtet wird und die anderen Windkästen 16B, 16C und 16D hinsichtlich ihrer Konfiguration und ihres Betriebs mit diesem repräsentativen Windkasten natürlich identisch sind. Der erste Windkasten 16A enthält eine Reihe von unteren Kammern 18, durch die jeweils Brennstoff, Luft oder sowohl Brennstoff als auch Luft eingeleitet werden soll, so dass eine Luft-Brennstoff-Kombination über diese Reihe von unteren Kammern in die Brennkammer eingeleitet wird. Es versteht sich jedoch, dass als Alternative einer oder mehrere der Windkästen 16A–16D so konfiguriert werden kann, dass ihre Reihe von unteren Kammern nur gezielt, wie gewünscht, Brennstoff oder Luft in den Brennerbereich 12 einleitet. Die unteren Reihen von Kammern 18 erstrecken sich in einer vertikalen Anordnung in die untere Hälfte BH des Kessels 14, wobei die Reihe von unteren Kammern 18 nacheinander untereinander von einer obersten der unteren Kammern, die als oberste untere Kammer 18TE bezeichnet wird, zu einer untersten der unteren Kammern angeordnet sind.
Weiterhin enthält der erste Windkasten 16A mehrere Brennstoffdüsen 20, die jeweils auf geeignete Weise in ausgewählten der unteren Kammern 18 angebracht sind, um tangential Brennstoff in die Brennkammer einzuspritzen. Wie in 2 zu sehen, wird eine der Brennstoffdüsen 20 repräsentativ in ihrer montierten Anordnung in einer repräsentativen der unteren Kammern 18 der mit einer Brennstoffdüse versehenen Art gezeigt, wobei diese repräsentative Kammer im Folgenden als die untere Kammer 18F bezeichnet wird. Diese als die Brennstoffdüse 20F bezeichnete repräsentative Brennstoffdüse ist in der unteren Kammer 18F angeordnet und düst Brennstoff und Primärluft in einer tangential zu einem Feuerball RB verlaufenden Richtung ein, wobei sich der Feuerball allgemein um die Längsachse BL des Brennerbereichs 12 dreht oder darum herum wirbelt, während er darin nach oben strömt.
Des Weiteren enthält der erste Windkasten 16A mehrere Luftdüsen, die jeweils tangential zu dem sich drehenden Feuerball RB Sekundärluft aus jenen unteren Kammern 18, in denen keine Brennstoffdüse 20 angebracht ist, in die Brennkammer einleiten sollen. Die oberste untere Kammer 18TE ist eine der repräsentativen unteren Kammern 18, die für das Einleiten von Sekundärluft in den Kessel 14 bestimmt sind, und, wie in Kürze beschrieben wird, kann diese Kammer gemäß der vorliegenden Erfindung Sekundärluft in den Brennerbereich 12 auf eine für die Minimierung der NO_x-Bildung vorteilhafte Weise einleiten. Die Menge der sowohl über die Primärluftdüsenteile der in der einen Gruppe von unteren Kammern 18 angebrachten Brennstoffdüsen 20 und die in der anderen Gruppe von unteren Kammern 18 angebrachten Sekundärluftdüsen gemeinsam eingeleiteten Luft ist geringer als die zur vollständigen Verbrennung des in den Brennerbereich 12 eingespritzten Brennstoffs erforderliche Menge, so dass der den unteren Kammern 18 zugeordnete Teil des Brennerbereichs 12 durch einen sub-stöchiometrischen Verbrennungszustand gekennzeichnet ist.
Darüber hinaus enthält der Kessel 14 eine getrennte Oberluftkammer 22, die in einem vertikalen Abstand von der obersten unteren Kammer 18TE angeordnet ist, der größer ist als der vertikale Abstand zwischen einem beliebigen gegebenen Paar benachbarter unterer Kammern 18. Die getrennte Oberluftkammer 22 kann Luft in einen oberen Bereich des Kessels 14 über dem Brennerbereich 12 einleiten, wie später ausführlicher beschrieben wird. Es versteht sich jedoch, dass die verbesserte Luftkammer der vorliegenden Erfindung auch in einem Kessel installiert betrieben werden kann, der nicht mit einer getrennten Oberluftkammer ausgestattet ist.
Nunmehr auf 3, bei der es sich um eine vergrößerte perspektivische Ansicht der obersten unteren Kammer 18TE, und auf 4, bei der es sich um eine Seitenansicht der obersten unteren Kammer 18TE und der benachbarten unteren Kammer 18F handelt, Bezug nehmend, werden nunmehr weitere Details der obersten Luftkammer 18TE beschrieben. Die verbesserte Luftkammer der vorliegenden Erfindung kann in einer beliebigen geeigneten der unteren Luftkammern oder in einer beliebigen geeigneten der getrennten Oberluftkammern eines Eckwindkastens vorgesehen sein. Zum Beispiel kann die verbesserte Luftkammer in einer der Luftkammern am oberen Ende der Reihe von unteren Kammern 18 oder in der Nähe davon, wie zum Beispiel der obersten unteren Kammer 18TE oder einer oder mehrerer der anderen unteren Kammern, vorgesehen sein.
Zum Zwecke einer weiteren Beschreibung der verbesserten Luftkammer der vorliegenden Erfindung wird nunmehr auf die oberste untere Kammer 18TE als eine repräsentative Luftkammer Bezug genommen, die als die verbesserte Luftkammer der vorliegenden Erfindung konfiguriert werden kann. Die oberste untere Kammer 18TE enthält einen Kanalteil 24, durch den Sekundärluft von einem Luftzufuhrkanal 26 zu einer Öffnung 28 im Kessel 14 strömen soll. Der Kanalteil 24 erstreckt sich in Längsrichtung und weist ein mit dem Luftzufuhrkanal 26 in Verbindung stehendes Eintrittsende 30 und ein mit der Kesselöffnung 28 in Verbindung stehendes Austrittsende 32 auf. Der Kanalteil 24 der obersten unteren Kammer 18TE weist quer zu seiner Längserstreckung eine allgemein parallelepipedische Querschnittsform auf und ist im ersten Windkasten 16A so angebracht, dass seine Längserstreckung parallel zu einer Horizontalebene HP verläuft.
Weiterhin enthält die oberste untere Kammer 18TE eine Luftkammeraustrittsanordnung 34 mit einem ersten Mittel zum Führen eines Luftstroms am Austrittsende des Kanalteils in Form eines ersten Flügels 36, der einen Oberflächenteil 38 aufweist, welcher die Horizontalebene HP in einem spitzen Winkel AC schneidet. Der erste Flügel 36 weist ein Paar einander gegenüberliegender Querränder 40A, 40B auf. Des Weiteren enthält die Luftkammeraustrittsanordnung 34 ein Mittel zum Befestigen des ersten Luftstromführungsmittels bezüglich des Kanalteils 24, so dass es dadurch einen vom Kanalteil 24 strömenden Luftstrom durch die Kesselöffnung 28 in den Kessel 14 führen kann. Das Befestigungsmittel liegt bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Form eines Befestigungsrahmens 42 vor, das ein Paar einander gegenüberliegender Seitenteile 44A, 44B, an denen ein erster Flügel 36 durch Verschweißen oder eine andere geeignete sichere Befestigung sicher befestigt ist, und ein Mittel zum Anbringen des Befestigungsrahmens 42 innerhalb des Kanalteils 24 mit jedem der einander gegenüberliegenden Seitenteile 44A, 44B des Befestigungsrahmens auf einer jeweiligen Seite des Kanalteils 24. Das Befestigungsmittel enthält vorzugsweise ein Paar Befestigungsstifte 46, die jeweils durch eine Durchgangsbohrung 48, die jeweils in einem der einander gegenüberliegenden Seitenteile 44A, 44B des Befestigungsrahmens 42 angeordnet sind, in Eingriff mit einer Eingriffsbohrung 50 eingesteckt werden können, wobei die Eingriffsbohrung 50 jeweils in jeder Seite des Kanalteils 24 angeordnet ist. Der erste Flügel 36 erstreckt sich somit zwischen dem Paar einander gegenüberliegender Seitenteile 44A, 44B, wobei jede Querkante 40A, 40B des Flügels an einem jeweiligen der einander gegenüberliegenden Seitenteile 44A, 44B des Befestigungsrahmens 42 angebracht ist. Der Befestigungsrahmen 42 und der erste Flügel 36 sind so im Kanalteil 24 angeordnet, dass sich die Vorderkante 52 des ersten Flügels 36 stromaufwärts der Kesselöffnung 28 befindet. Die Vorderkante 52 ist vorzugsweise abgeschrägt, um die Verminderung des Druckverlustes zu unterstützen.
Des Weiteren enthält der Befestigungsrahmen 42 einen Verbindungsteil 54, der an dem Paar einander gegenüberliegender Seitenteile 44A, 44B in einem vertikalen Abstand unter dem ersten Flügel 36 befestigt ist und sich zwischen ihnen in Querrichtung erstreckt. Der Befestigungsrahmen 42 ist vorzugsweise mit einer parallelepipedischen Querschnittsform mit einem Paar durch die einander gegenüberliegenden Seitenteile 44A, 44B gebildeten einander gegenüberliegenden parallelen Seiten und einem anderen Paar einander gegenüberliegender paralleler Seiten, die durch den Verbindungsteil 54 und einem anderen Verbindungsteil, der an dem Paar einander gegenüberliegender Seitenteile 44A, 44B befestigt ist und sich zwischen ihnen parallel zum Verbindungsteil 54 erstreckt, gebildet werden, ausgebildet.
Weiterhin enthält die Luftkammeraustrittsanordnung 34 ein zweites Luftstromführungsmittel in Form eines zweiten Flügels 56 mit einander gegenüberliegenden Querkanten 58A, 58B, die jeweils an einem jeweiligen des Paars einander gegenüberliegender Seitenteile 44A, 44B des Befestigungsrahmens 42 befestigt sind, so dass der zweite Flügel 56 an den einander gegenüberliegenden Seitenteilen 44A, 44B des Befestigungsrahmens 42 befestigt ist und sich zwischen ihnen in einer komplementären Anordnung über dem ersten Flügel 36 erstreckt, wobei in Längsrichtung die gleiche Ausdehnung aufweisende Teile des ersten Flügels 36 und des zweiten Flügels 56 allgemein parallel zueinander verlaufen. Ein nach oben weisender Flächenteil 60 des ersten Flügels 36 enthält eine stromaufwärtige Längserstreckung 62A mit einem vorbestimmten Krümmungsradius und eine stromabwärtige Längserstreckung 62B mit einem vorbestimmten Krümmungsradius, der sich von dem Krümmungsradius der stromaufwärtigen Längserstreckung 62A unterscheidet.
Vorzugsweise sind Stützmittel in Form von mehreren Rippen 64 vorgesehen, die sich vertikal zwischen dem ersten Flügel 36 und dem zweiten Flügel 56 erstrecken und daran befestigt sind. Darüber hinaus enthält die Luftkammeraustrittsanordnung 34 bei der Version der in den 3 und 4 gezeigten obersten Luftkammer 18TE einen dritten Flügel 66, der am ersten Befestigungsrahmen 42 unter dem ersten Flügel 36 befestigt ist und sich in komplementärer Anordnung dazu erstreckt, wobei in Längsrichtung die gleiche Ausdehnung aufweisende Teile des ersten Flügels 36 und des dritten Flügels 66 allgemein parallel zueinander verlaufen.
In den 5 und 6 wird eine andere Ausführungsform der obersten Luftkammer der vorliegenden Erfindung für einen Eckwindkasten eines mit fossilen Brennstoffen befeuerten Kessels, der mit einer tangentialen Feuerungsanlage ausgestattet ist, dargestellt. Die andere Ausführungsform der obersten Luftkammer enthält einen (nicht gezeigten) Kanalteil, der mit dem Kanalteil der unter Bezugnahme auf die 1 – 4 beschriebenen einen Ausführungsform der obersten Luftkammer identisch ist, wobei Komponenten dieser anderen Ausführungsform der obersten Luftkammer im Folgenden mit Bezugszahlen der Hunderterreihe ("100") bezeichnet werden, die den Bezugszahlen gleicher Komponenten der einen Ausführungsform entsprechen. Die andere Ausführungsform der in den 5 und 6 gezeigten obersten Luftkammer enthält eine allgemein mit 134 bezeichnete Luftkammeraustrittsanordnung, die identisch mit der Austrittsanordnung 34 der unter Bezugnahme auf die 1 – 4 beschriebenen einen Ausführungsform der obersten Luftkammer ist, außer dass anstatt des fest angebrachten ersten Flügels 36 der einen Ausführungsform der obersten Luftkammer die Luftkammeraustrittsanordnung 134 ein Mittel zur beweglichen Einstellung der Ausrichtung des ersten Luftführungsmittels enthält, um den durch einen ersten Flügel 136 und der Horizontalebene HP definierten Winkel AC zu ändern. Im Gegensatz zum ersten Flügel 36 der einen Ausführungsform der obersten Luftkammer ist der erste Flügel 136 nicht fest an den einander gegenüberliegenden Seitenteilen 144A, 144B eines in 7 mit 142 allgemein bezeichneten Befestigungsrahmens angeschweißt oder angebracht. Stattdessen ist ein Drehzapfen 168 fest an jeweils einer der einander gegenüberliegenden Querkanten 140A, 140B des ersten Flügels 136 angebracht. Jeder Drehzapfen ist drehbar in einer jeweiligen Eingriffsbohrung 170 in einem jeweiligen der Seitenteile 144A, 144B des Befestigungsrahmens 142 aufgenommen, so dass der erste Flügel 136 um eine horizontale Drehachse RA quer zur Längserstreckung des Kanalteils der anderen Ausführungsform der obersten Luftkammer, in der der Befestigungsrahmen 142 sicher angebracht ist, drehbar ist. Eine Gestängeanordnung 172 enthält mehrere Verbindungsarme, die beweglich miteinander verbunden sind. Einer der Verbindungsarme ist beweglich mit einer Einstellsteuereinheit 174 verbunden, damit die Ausrichtung des ersten Flügels 136 bezüglich der Horizontalebene HP um die Drehachse RA kontrolliert eingestellt werden kann.
Der durch den Schnittpunkt des ersten Flügels 136 und der Horizontalebene HP definierte Winkel AC ist dadurch über eine kontrollierte Bewegung der Gestängeunteranordnung 172 durch die Einstellsteuereinheit 174 variabel einstellbar. Der Winkel AC kann von ca. weniger als 5 Grad bis mehr als 45 Grad reichen und beträgt vorzugsweise ca. 30 Grad. Somit ist das beweglich einstellende Mittel in Form der Gestängeunteranordnung 172 und der Einstellsteuereinheit 174 dahingehend betätigbar, den ersten Flügel 136 einstellbar zwischen einer ersten Stellung, in der in Längsrichtung die gleiche Ausdehnung aufweisende Teile des ersten Flügels 136 und des zweiten Flügels 156 allgemein parallel zueinander verlaufen, und einer zweiten Stellung, in der in Längsrichtung die gleiche Ausdehnung aufweisende Teile des ersten Flügels 136 und des zweiten Flügels 156 nicht parallel zueinander verlaufen, zu bewegen. Bei der in den 5 und 6 gezeigten anderen Ausführungsform der obersten Luftkammer sind ein zweiter Flügel 156 über dem ersten Flügel 136 und ein dritter Flügel 66 unter dem ersten Flügel 136 durch zum Beispiels Verschweißen des jeweiligen Flügels mit den Seitenteilen 144A, 144B nichtbeweglich oder fest am Befestigungsrahmen 142 angebracht.
Es wird nunmehr auf 7 Bezug genommen, bei der es sich um eine perspektivische Ansicht einer ersten Variation der Austrittsanordnung 134 der unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschriebenen anderen Ausführungsform der obersten Luftkammer handelt. Die erste Variation der Austrittsanordnung, die im Folgenden als die Austrittsanordnung 134A bezeichnet wird, kann allein in der obersten Luftkammer, allein in irgend einer anderen einzelnen Luftkammer oder in einer beliebig gewählten Kombination aus zwei oder mehr der Luftkammern installiert werden. Bei der Austrittsanordnung 134 weist der nach oben weisende Flächenteil 160 jeder der drei Flügel – des ersten Flügels 136, des zweiten Flügels 156 und des dritten Flügels 166 – einen individuell konstanten Krümmungsradius auf, und des Weiteren ist der individuelle Krümmungsradius RS jedes Flügels für alle Flügel auf den gleichen Wert eingestellt. Mit anderen Worten, die stromaufwärtige Längserstreckung 162A jedes Flügels weist den gleichen vorbestimmten Krümmungsradius RS wie seine stromabwärtige Längserstreckung 162B auf. Der erste Flügel 136 weist, in Luftstromrichtung über den Flügel gesehen, eine vorbestimmte Länge VL auf. Des Weiteren ist der erste Flügel 136 bei dieser Variation an einer Befestigungsstelle 176 so am Rahmen 142 angebracht, dass der Längsabstand von der Vorderkante 178 des ersten Flügels bezüglich der Luftstromrichtung zur vertikalen Mittellinie 180 der Befestigungsstelle 176 nicht größer ist als ein Wert gleich einem Drittel (1/3) der vorbestimmten Flügellänge VL. Vorzugsweise besitzt der Längsabstand der Vorderkante 178 des ersten Flügels 136 zur vertikalen Mittellinie 180 der Befestigungsstelle einen Wert von weniger als einem Zehntel (1/10) der vorbestimmten Flügellänge VL.
Darüber hinaus ist bei der ersten Variation der in 7 dargestellten Austrittsanordnung 134A zumindest der ersten Flügel 136 vorzugsweise aus einer "dünnen" oder "Blatt"-Form hergestellt, die als eine Form zu verstehen ist, bei der die Dicke VT des ersten Flügels 136 im Wesentlichen viel kleiner ist als seine Flügellänge VL – das heißt in einer Größenordnung von zehn Prozent (10%) seiner Flügellänge VL liegt. Durch diese Form wird die Erhaltung der Geschwindigkeit und sogar der Beschleunigung der um den Flügel strömenden Luft erleichtert, indem die Verminderung jeglichen Druckverlustes, der bei Austritt der strömenden Luft aus dem Kammerteil der Luftkammer auftreten kann, erleichtert wird. Ebenso sind die Vorderkante 178 des ersten Flügels 136 sowie die Vorderkanten der anderen Flügel vorzugsweise abgeschrägt, um die Verminderung des Druckverlustes zu fördern. Die Gesamtkonfiguration der Austrittsanordnung 134, einschließlich ihrer einzelnen Merkmale wie die "dünne" oder "Blatt"-Form und die abgeschrägten Vorderkanten des ersten Flügels 136 und der anderen Flügel gestattet der Luftkammer, an der die Austrittsanordnung 134 installiert ist, Oberluft auf eine Weise einzuleiten, die eine längere Verweilzeit von Brennstoff unter den sub-stöchiometrischen Bedingungen der Hauptbrennerzone des Kessels fördert, während gleichzeitig die zur Einleitung einer solchen Oberluft erforderliche Energie auf ein Minimum reduziert wird, indem der Luftstromdruckverlust im Verhältnis reduziert wird, so dass die Menge der bei einer gegebenen Lüfterleistung durch die Luftkammer eingeleiteten Oberluft maximiert wird.
Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Luftkammer für einen Eckwindkasten eines tangential befeuerten Kessels bereitgestellt, der das Einleiten von Oberluft auf eine Weise gestattet, die eine längere Verweilzeit von Brennstoff unter den sub-stöchiometrischen Bedingungen der Hauptbrennerzone des Kessels fördert, während gleichzeitig die zur Bewerkstelligung einer Einleitung von Oberluft auf diese Weise erforderliche Energie auf ein Minimum reduziert wird. Zum Beispiel kann die Luftkammer der vorliegenden Erfindung zur Einleitung von Oberluft in einer Richtung konfiguriert werden, die von der Richtung wegführt, in der Brennstoff durch die Brennstoffdüsen in Kammern unter der Luftkammer der vorliegenden Erfindung in die Hauptbrennerzone des Kessels eingeleitet wird, wodurch dank einer Konfiguration, die den Luftstromdruckverlust im Verhältnis reduziert, um die bei einer gegebenen Lüfterleistung eingeleitete Oberluftmenge zu maximieren, eine längere Verweilzeit von Brennstoff unter den sub-stöchiometrischen Bedingungen der Hauptbrennerzone des Kessels gefördert wird, während gleichzeitig die zur Einleitung solcher Oberluft erforderliche Energie auf ein Minimum reduziert wird.

Claims

Luftkammer (18TE) eines Eckwindkastens (16A, 16B, 16C, 16D) einer tangentialen Feuerungsanlage (10) eines mit fossilen Brennstoffen befeuerten Kessels (14), wobei die Luftkammer (18TE) einen Kanalteil (24), durch den Luft von einem Luftzufuhrkanal (26) zu einer Öffnung (28) im Kessel (14) strömen soll, aufweist, wobei der Kanalteil (24) eine Längserstreckung mit einem Eintrittsende (30), das mit dem Luftzufuhrkanal (26) in Verbindung steht, und einem Austrittsende (32), das mit der Kesselöffnung (28) in Verbindung steht, aufweist und quer zu seiner Längserstreckung einen allgemein parallelepipedischen Querschnitt besitzt, wobei der Kanalteil (24) so im Eckwindkasten (16A, 16B, 16C, 16D) angebracht ist, dass seine Längserstreckung parallel zu einer Horizontalebene (HP) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftkammer (18TE) Folgendes enthält: eine Luftkammeraustrittsanordnung (34) mit: einem ersten Mittel (36) zum Führen eines Luftstroms am Austrittsende des Kanalteils (24), wobei das erste Luftstromführungsmittel (36) einen Flächenteil (38) aufweist, der die Horizontalebene (HP) in einem spitzen Winkel (AC) schneidet, sowie ein Paar einander gegenüberliegender Querkanten (40A, 40B) besitzt, und einem Mittel (42) zum Befestigen des ersten Luftstromführungsmittels (36) bezüglich des Kanalteils (24), so dass es dadurch einen vom Kanalteil (24) strömenden Luftstrom durch die Kesselöffnung (28) in den Kessel (14) führen kann, wobei das Befestigungsmittel (42) ein Paar einander gegenüberliegender Seitenteile (44A, 44B) und ein Mittel (46) zum Anbringen jedes gegenüberliegenden Seitenteils innerhalb des Kanalteils (24) auf einer jeweiligen Seite davon enthält, wobei sich das erste Luftstromführungsmittel (36) zwischen dem Paar einander gegenüberliegender Seitenteile (44A, 44B) erstreckt und jede Querkante (40A, 40B) des ersten Luftstromführungsmittels (36) an einem jeweiligen der einander gegenüberliegenden Seitenteile (44A, 44B) des Befestigungsmittels (42) angebracht ist und das Befestigungsmittel (42) und das erste Luftstromführungsmittel (36) so in dem Kanalteil (24) angeordnet sind, dass sich die Vorderkante (52) des ersten Luftstromführungsmittels (36) stromaufwärts der Kesselöffnung (28) befindet, wodurch ein zusätzlicher Oberluftstrom aufgrund eines relativ geringen Druckverlustes bereitgestellt wird; ein zweites Luftführungsmittel (156) in einer Anordnung über dem ersten Luftstromführungsmittel (136); und ein Mittel zur beweglichen Einstellung der Ausrichtung des ersten Luftführungsmittels (136) bezüglich der Horizontalebene (HP) derart, dass das erste Luftführungsmittel (136) zwischen einer ersten Stellung, in der in Längsrichtung die gleiche Ausdehnung aufweisende Teile des ersten und des zweiten Luftstromführungsmittels (136, 156) allgemein parallel zueinander verlaufen, und einer zweiten Stellung, in der in Längsrichtung die gleiche Ausdehnung aufweisende Teile des ersten und des zweiten Luftstromführungsmittels (136, 156) nicht parallel zueinander verlaufen, einstellbar bewegt werden kann.
In einer Luftkammer die Luftkammeraustrittsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Luftstromführungsmittel (136, 156) jeweils eine stromaufwärtige Längserstreckung mit einem vorbestimmten Krümmungsradius und eine stromabwärtige Längserstreckung mit einem vorbestimmten Krümmungsradius, der sich von dem Krümmungsradius der stromaufwärtigen Längserstreckung unterscheidet, aufweisen.