DE69024419T2

DE69024419T2 - Brenner für Kohlenstaub

Info

Publication number: DE69024419T2
Application number: DE69024419T
Authority: DE
Inventors: Akira Baba; Hiroyuki Kaku; Hironobu Kobayashi; Shigeki Morita; Kunio Okiura; Noriyuki Oyatsu
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1989-07-17
Filing date: 1990-07-13
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2010-07-14
Also published as: NO173527C; US5090339A; KR920002984A; DE69024419D1; JP2776572B2; NO173527B; KR950002638B1; EP0409102A2; EP0409102A3; ES2081322T3; FI98657C; EP0409102B1; AU616122B2; CA2021298A1; NO903173L; FI98657B; FI903563A0; ATE132242T1; AU5892390A; DK0409102T3

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner für pulverisierte Kohle und insbesondere einen Brenner für pulverisierte Kohle, der in Verbindung mit einem Verbrennungssystem eingesetzt wird, das eine direkt mit einem derartigen Brenner verbundene Kohlenmühle aufweist.
Aufgrund der Veränderung in der gegenwärtigen Brennstoffsituation, nimmt Kohle den Platz von Erdöl ein. Insbesondere bei großtechnischen Wärmekraftwerken nehmen größere Kessel zu, in denen ausschließlich Kohle als Brennstoff verwendet wird.
Um den gegenwärtigen Energiebedarf zu decken, steigert der Wärmekraftwerkskessel den Unterschied zwischen seiner Maximal- und Minimallast und wird mit einer Lasteinstellung anstelle eines Grundlastbetriebs eingesetzt. Wenn ein derartiger Wärmekraftwerkskessel mit einer Änderung eines Kesseldrucks entsprechend seiner Last betrieben wird, d.h., wenn ein Vollastbetrieb in einem überkritischen Druckzustand und ein Teillastbetrieb in einem unterkritischen Druckzustand durchgeführt wird, erhöht sich der Energieerzeugungs-Wirkungsgrad im Teillastbetrieb um einige Prozent.
Bei Wärmekraftwerken, in denen ausschließlich Kohle als Brennstoff verwendet wird, sind die Kessel selten, die unter Vollast ständig betrieben werden. Normalerweise werden die Kessel mit veränderlicher Last zwischen 75 %, 50 % und 25 % am Tag betrieben und werden in der Nacht gestoppt. Es ist üblich, daß derartige Kessel öfters gestartet und gestoppt oder unter einem täglichen Start- Stopp-Betrieb (im folgenden als "TSS-Betrieb" bezeichnet) betrieben werden.
Bei den Kesseln für TSS-Betrieb, bei denen ausschließlich Kohle als Brennstoff verwendet wird, ist es ferner selten, daß diese ausschließlich mit pulverisierter Kohle als Brennstoff innerhalb eines gesamten Lastbereichs oder vom Start (keine Last) bis zu Vollast betrieben werden.
Unter den Kesseln, bei denen Kohle ausschließlich als Brennstoff verwendet wird, wird Leichtöl, Schweröl, Gas o.ä. als Hilfsbrennstoff beim Start oder im Niedriglastbereich verwendet.
Der Grund ist, daß keine Heizluft der Kohlenmühle zugeführt wird, um sie von den Kesseln her aufzuwärmen, in denen ausschließlich Kohle als Brennstoff bei deren Start verwendet wird. Es ist daher unmöglich, die Kohlenmühle zu betreiben, wodurch die Kohle nicht zu der pulverisierten Kohle zermahlen werden kann.
Die Kohlenmühle kann ferner im Niedriglastbetrieb kein ausreichendes Teillastverhältnis erreichen und die pulverisierte Kohle ist schwer zu zünden. Dies sind die Gründe, warum Leichtöl, Schweröl, Gas o.ä. in den Brennern der Kessel verwendet wird, in denen ausschließlich Kohle als Brennstoff eingesetzt wird.
So wird beispielsweise beim Einsatz von leichtem Öl und schwerem Öl als Hilfsbrennstoff zunächst leichtes Öl einem Brenner von seinem Start bis zu einer Last von 15 % zugeführt. Zwischen einer Last von 15 % bis zur Last von 40 % wird von leichtem Öl auf schweres Öl übergewechselt. Oberhalb einer Last von 40 % werden schweres Öl und pulverisierte Kohle vermischt und dem Brenner zugeführt. Die Menge an schwerem Öl wird schrittweise verringert, wohingegen die Menge der pulverisierten Kohle schrittweise erhöht wird, um ein Mischungsverhältnis von pulverisierter Kohle zu schwerem Ol zu erhöhen. Schließlich wird nur noch pulverisierte Kohle dem Brenner zugeführt.
Bei einem Brenner, der nicht ausschließlich pulverisierte Kohle, sondern auch Hilfsbrennstoff verwendet, wird dem Brenner jedesmal beim Starten und Beenden seines Betriebs Hilfsbrennstoff zugeführt, was häufig vorkommt. Daher ist die verbrauchte Menge an Hilfsbrennstoff extrem hoch. Wenn die Last der Kohlenmühle ferner gering ist, oder beim Start der Kohlenmühle, ist die Konzentration der pulverisierten Kohle in dem Gemisch aus pulverisierter Kohle und Verbrennungsluft gering. Dann ist die Zündung der pulverisierten Kohle instabil, wodurch die Menge an unverbrannten Bestandteilen (Kohlenstoffe usw.) in der Flugasche ansteigt. Dadurch steigt das Risiko der Verringerung des Verbrennungswirkungsgrads im Kessel an.
EP-A-0 260 382 offenbart einen Brenner mit geringem NOx, der eine Düse für pulverisierte Kohle zur Zufuhr eines Gemischs aus pulverisierter Kohle und Primärluft aufweist. Eine Düse für flüssigen Brennstoff ist innerhalb der Düse für die pulverisierte Kohle angeordnet, um einen Strahl aus flüssigem Brennstoff, wie z.B. schwerem Öl o.ä. zu erzeugen, wenn ein Verbrennungsofen vorgeheizt ist. An einem äußeren Ende der Düse für pulverisierte Kohle ist ein sich nach außen erweiternder Flammenhalter zur Erzeugung einer Wirbelströmung angeordnet.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brenner zu schaffen, der eine geringere Menge an Hilfsbrennstoff benötigt sowie eine stabile Zündung der pulverisierten Kohle im Niedriglastbetrieb und einen effektiven Teillastbetrieb sicher ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Brenner mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungen unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen.
Fig. 1 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht eines Brenners gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Teilansicht des in Fig. 1 gezeigten Brenners, der an einem Kohlenstaubverbrennungskessel angeordnet ist;
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht eines Kesselsystems zur Verbrennung pulverisierter Kohle mit dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Brenner;
Fig. 4 und 5 sind Diagramme, die Eigenschaften des Brenners zeigen;
Fig. 6 ist eine Perspektive eines bei einer weiteren Ausführung der Erfindung verwendeten zylindrischen Bauteils;
Fig. 7 und 8 sind Teilschnittansichten, die einen Brenner gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung zeigen;
Fig. 9 bis 11 zeigen die Stellungen eines Stopfens entsprechend der Last des Brenners;
Fig. 12 und 13 sind Teuschnittansichten eines Brenners gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung;
Fig. 14 bis 16 zeigen die Strömung des Gemisches entsprechend der Last des Brenners;
Fig. 17 und 18 sind Teilschnittansichten des Brenners gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung.
Ein Brenner gemäß einer in Fig. 1 gezeigten Ausführung der Erfindung ist innerhalb eines in Fig. 3 gezeigten Kesselsystems zur Verbrennung pulverisierter Kohle angeordnet. Das Kesselsystem enthält einen Kohlenstaubverbrennungskessel 1 mit einem Kesselfeuerraum 11, einer Kohlenmühle 2, einem Kohlenbunker 3, einem Wärmetauscher 41 einem Schweröltank 5, einem Leichtöltank 6, mehreren Kohlenstaubbrennern 7 und einem Windkasten 18. Der Kohlenstaubbrenner 7 umfaßt gemäß Fig. 1 und 2 einen mit einer Führungshülse 72 umhüllten und mit dem Schweröltank 5 verbundenen Schweröl-Starterbrenner 71, einen an das Zuführende des Schweröl-Starterbrenners 71 angrenzenden und mit dem Leichtöltank 6 verbundenen Leichtöl-Zündbrenner und ein die Führungshülse 72 umgebendes Rohr 73 zur Zufuhr pulverisierter Kohle. Der Windkasten 18 weist ein Sekundärluftregister 182 und ein Drittluftregister 183 auf.
Zum Start des Kessels 1 wird zuerst der Schweröl-Starterbrenner 71 durch den Leichtöl-Zündbrenner gezündet. Schweröl wird ausschließlich dem Starterbrenner 71 bis zur Erreichung eines Lastbereichs des Kessels von im wesentlichen etwa 25 % bis 35 % der Vollast zugeführt. Nachdem eine Innentemperatur des Feuerraums 11 ausreichend angehoben ist, wird die pulverisierte Kohle von der Kohlenmühle 2 zum Feuerraum 11 über das Rohr 73 zur Zufuhr pulverisierter Kohle zugeführt und anschließend in dem Feuerraum 11 verbrannt. Daraufhin wird die Menge des dem Schweröl-Starterbrenner 71 zugeführten Schweröls allmählich gesenkt, so daß die pulverisierte Kohle ausschließlich dem Feuerraum 11 zugeführt wird.
Heißluft vom Wärmetauscher 4, in dem ein Wärmeaustausch zwischen der Heißluft und dem Abgas von dem Kessel 1 erfolgt, wird nicht nur der Kohlenmühle 2 als Primärverbrennungsluft, sondern auch dem Windkasten 18 als Zusatzverbrennungsluft zugeführt. Die Primärverbrennungsluft dient nicht nur zur Beseitigung des Wassernebels, der an der vom Kohlenbunker 3 zugeführten Kohle haftet, sondern auch zur Klassifizierung der Grundkohle in einem in der Kohlenmühle 2 angeordneten (nicht gezeigten) Klassifizierer. Die Primärverbrennungsluft trägt ferner die pulverisierte Kohle von der Kohlenmühle 2 zu dem Rohr 73 für die Zufuhr pulverisierter Kohle.
Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist ein zwischen dem Zufuhrrohr 73 und der Führungshülse 72 angeordneter Rohrkanal an einen seiner Endbereiche in zwei koaxiale rohrförmige Teilkanäle 731 und 732 durch ein Zylinderbauteil 74 und ein Ventil 75 unterteilt. Das Zylinderbauteil 74 weist an seinem Außenumfang mehrere Schlitze 741 auf und hat einen kegelstumpfförmigen Endbereich 743 mit einer darin ausgebildeten Ventilsitzöffnung 742. Das Ventil 75 enthält ein Ventilelement 751 und einen Schaft 752, an dem das Ventilelement 751 befestigt ist, und ist durch ein Stellglied 753 axial bewegbar, um an der Sitzöffnung 742 zu deren Verschluß anzustoßen. Das Zylinderbauteil 74 ist derart angeordnet, daß eine Querschnittsfläche des radial äußeren Teilkanals 731 extrem klein im Vergleich zu dem radial inneren Teilkanal 732 ist.
Die Zusatzverbrennungsluft vom Wärmetauscher 4 wird in dem Windkasten 18 durch eine Trennhülse 181 in eine Sekundärverbrennungsluft B und eine Drittverbrennungsluft C aufgeteilt. Diese werden durch die entsprechenden Register 182 und 183 verwirbelt und anschließend dem Feuerraum 11 zugeführt.
Die Betätigung des Zylinderbauteus 74 und des Ventils 75 wird im folgenden unter Bezug auf die Fig. 1 erläutert.
Diese unterteilen ein Gemisch A in drei Ströme, nämlich einen durch den radial äußeren Teilkanal 731 fließenden Strom hoher Konzentration AC, einen durch den radial inneren Teilkanal 732 über die Schlitze 741 fließenden Strom geringer Konzentration AR und einen durch den radial inneren Teilkanal 732 über die Sitzöffnung 742 fließenden Bypass-Strom AB. Der Bypass-Strom AB wird durch Axialbewegung des Ventils 75 gesteuert. Der kegelstumpfförmige Endbereich 743 des Zylinderbauteils 74 trennt die pulverisierte Kohle von dem Gemisch A aufgrund seiner Trägheit und leitet sie radial nach außen.
Um die Flamme in dem Pulverstaubbrenner stabil zu halten, muß eine höhere Konzentration der pulverisierten Kohle in dem Gemisch erreicht und eine Geschwindigkeit der pulverisierten Kohle verringert werden.
Wenn in dem mit der Kohlenmühle verbundenen Kohlenstaubbrenner im allgemeinen die Last des Brenners verringert wird, vermindert die Kohlenmühle ihre Mahlleistung, wodurch die Konzentration der pulverisierten Kohle im Gemisch verringert wird. Es ist daher erforderlich, die Konzentration zu erhöhen, um eine Flamme stabil zu halten. Hierzu wird bei dieser Ausführung bei einer geringen Last des Brenners das Ventilelement 751 zum Verschluß der Sitzöffnung 742 bewegt, wie dies durch eine Strichpunktlinie dargestellt ist. In diesem Zustand wird mehr Pnmärverbrennungsluft in dem Gemisch in den radial inneren Teilkanal 732 geleitet, und die Konzentration der pulverisierten Kohle in dem durch den radial äußeren Teilkanal 731 fließenden Gemisch wird erhöht, wodurch die Flamme stabil gehalten wird. Im Gegensatz hierzu arbeitet die Kohlenmühle bei einer hohen Last des Brenners vollständig, um die Konzentration der pulverisierten Kohle im Gemisch zu erhöhen. Bei dieser Gelegenheit wird das Ventilelement 751 in Längsrichtung bewegt, um die Sitzöffnung 742 - wie durch eine durchgezogene Linie gezeigt - derart zu bewegen, daß das Gemisch mit einer hohen Konzentration an pulverisierter Kohle sowohl durch den radial äußeren als auch durch den radial inneren Teilkanal 731 und 732 strömen kann. Dadurch wird verhindert, daß die Druckdifferenz zwischen den Teilkanälen 731 und 732 ansteigt, und die Geschwindigkeit der pulverisierten Kohle in dem Gemisch sowie der Druckabfall der die pulverisierte Kohle zum Brenner transportierenden Primärluft wird verringert, wodurch ein Verschleiß des Brenners 7 aufgrund der Kollision zwischen der pulverisierten Kohle und dem Brennerelement verhindert wird.
Da unabhängig von der Brennerlast das Gemisch mit einer hohen Konzentration an pulverisierter Kohle immer radial nach außen in den Feuerraum 11 gefördert wird, kann immer eine stabile Verbrennung erreicht werden.
Die Fig. 4 und 5 zeigen den Verlauf der Konzentrationsänderung der pulverisierten Kohle in dem durch den radial äußeren Teilkanal fließenden Gemisch. Die Abszisse der Fig. 4 und 5 stellt ein Verteilungsverhältnis der Primärverbrennungsluft dar, d.h. ein Verhältnis A out/A pul der Luftströmungsrate in dem durch den radial äußeren Teilkanal 731 strömenden Gemisch zu der Luftströmungsrate in dem durch das Rohr 73 für die Zufuhr pulverisierter Kohle strömenden Gemisch. Die Ordinate von Fig. 4 stellt ein Konzentrationsverhältnis der pulverisierten Kohle dar, d.h. ein Verhältnis C out/C pul der Kohlenstaubströmungsrate in dem durch den radial äußeren Teilkanal 731 strömenden Gemisch zu der Pulverstaubströmungsrate in dem durch das Rohr 73 für die Zufuhr pulverisierter Kohle strömenden Gemisch. Die Ordinate von Fig. 5 stellt ein Verhältnis der Querschnittsfläche So des radial äußeren Teilkanals 731 zu der Querschnittsfläche Si des radial inneren Teilkanals 732 dar. Wenn bei der vorstehend genannten Ausführung das Mischungsverhältnis C/A der Pulverstaubströmungsrate zu der Verbrennungslastströmungsrate in dem Kohlenstaubzufuhrrohr 73 0,2 ist, kann das Mischungsverhältnis von Pulverstaubströmungsrate zu Verbrennungsluftströmungsrate des durch den radial äußeren Teilkanal 731 strömenden Gemischs auf einem hohen Niveau wie Z.B. 30 % bis 45 % gehalten werden, wenn das Zylinderbauteil 74 derart angeordnet ist, daß das Verteilungsverhältnis A out/A pul gleich oder weniger als 40 % wird. Das bedeutet, daß ein hohes Konzentrationsverhältnis von Kohlenstaub in dem durch den radial äußeren Teilkanal 731 fließenden Gemisch erreicht werden kann. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, muß zur Erreichung eines Verteilungsverhältnisses A out/A pul von 40 % oder weniger das Verhältnis So/Si der Querschnittsflächen geringer als 60 % sein. Unter Berücksichtigung der Stabilität der Zündung ist es zweckmäßig, daß das Mischungsverhältnis von Kohlenstaubströmungsrate zu Verbrennungsluftströmungsrate in dem durch den radial äußeren Teilkanal 731 fließenden Gemisch 30 % oder mehr ist. Es ist daher zweckmäßig, daß die Beziehungen des Verteilungsverhältnisses A out/A pul, des Konzentrationsverhältnisses C out/C pul und des Querschnittsverhältnisses So/Si sich in den schraffierten Bereichen in Fig. 4 und 5 befinden.
Bei dieser Ausführung ist ferner ein Flammenhalter 76 an einem Ende des Kohlenstaubzufuhrrohrs 73 vorgesehen. Eine Mischung mit einer höheren Konzentration an pulverisierter Kohle strömt entlang des Flammenhalters 76 und der Flammenhalter verhindert, daß die Verwirbelung der Zusatzverbrennungsluft das Gemisch von dem Kohlenstaubzufuhrrohr 73 beeinflußt, wodurch eine stabile Flamme erreicht wird. Im Gegensatz dazu wirkt die Zusatzverbrennungsluft beim Stand der Technik ohne Flammenhalter derart auf das Gemisch von dem Kohlenstaubzufuhrrohr ein, daß eine inverse Strömung entsteht. Die Flamme wird in dem Kessel nur in einer Zone zurückgehalten, in der die Geschwindigkeit der inversen Strömung geringer ist, als die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit. Auch bei vollständiger Streuung der pulverisierten Kohle wird die Flamme daher instabil.
Ein in einer weiteren Ausführung der Erfindung verwendetes Zylinderbauteil 174 weist mehrere Rippen 175 auf, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Das Zylinderbauteil 74 der vorgenannten Ausführung weist keine derartigen Rippen auf. Die Rippen 175 sind auf dem kegelstumpfförmigen Endbereich angrenzend an den Schlitz 1741 angeordnet. Die Rippen 175 verhindern, daß die pulverisierte Kohle in dem Gemisch in den radial inneren Teilkanal gelangt.
Ein in Fig. 7 dargestellter Brenner 17 gemäß einer weiteren Ausführung umfaßt einen Stopfen 77 anstelle des Ventils 75. Der Stopfen 77 enthält ein Stopfenelement 771 in Form eines Rohrs mit schräg abgeschnittenen gegenüberliegenden Enden und einen langen hohlen Schaft 772, an dem das Stopfenelement 771 befestigt ist. Das Stopfenelement 771 wird durch ein Stellglied 773 entsprechend der Veränderung der Brennerlast axial bewegt (Fig. 8).
Ein rohrförmiges Element 78 mit einer äußeren Umfangswand 781 und einer inneren Umfangswand 782 ist an dem Endbereich einer Führungshülse 79 befestigt. Das rohrförmige Element 78 weist an seiner äußeren Umfangswand 781 mehrere gleichwinklig voneinander beabstandete Öffnungen 783 auf und hat einen kegelstumpfförmigen Endbereich 784 mit einer axialen Endöffnung 785. Der Innenumfang der Endöffnung 785 erstreckt sich radial nach innen zu einem Kanal des Stopfenelements 771. Ein Führungsansatz 786 an einem stromabseitigen Umfang der entsprechenden Öffnungen 783 erstreckt sich radial einwärts über den Kanal des Stopfenelements 771. Das rohrförmige Element 78 ist axial beweglich. Ein rohrförmiger Kohlenstaubzufuhrkanal ist an einem Endteil des Zufuhrrohrs 73 in zwei koaxiale rohrförmige Teilkanäle 731 und 732 durch das rohrförmige Element 78 unterteilt.
Bei einem Betrieb des Brenners unter hoher Last befindet sich das Stopfenelement 771 an einer Stelle, die in Fig. 7 durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist. Entsprechend fließt pulverisierte Kohle durch beide Teilkanäle 731 und 732.
Bei einem Betrieb des Brenners unter geringer Last wird das Stopfenelement 771 hingegen in eine durch eine Strichpunktlinie gekennzeichnete Stellung bewegt, um so die Endöffnung 785 zu schließen. Dabei wird die pulverisierte Kohle in dem Gemisch aufgrund des Trennungseffekts des Rohrelements 78 radial auswärts bewegt. Daher strömt durch den radial äußeren Teilkanal 731 ein fettes und durch den radial inneren Teilkanal 732 ein mageres Gemisch.
Bei Betrieb des Brenners mit einer extrem geringen Last wird das Stopfenelement 771 weiter in eine in Fig. 7 gestrichelt dargestellte Stellung bewegt. Das heißt, daß das rohrförmige Element 78 in eine in Fig. 7 gestrichelt dargestellte Position bewegt wird, in der die Endöffnung 785 durch das Stopfenelement 771 geschlossen ist. Dies führt dazu, daß durch den radial äußeren Teilkanal 731 ein fettes und durch den radial inneren Teilkanal 732 ein mageres Gemisch strömt. Da sich das rohrförmige Bauteil 78 in den Feuerraum 11 erstreckt, kann die Zündung sicher in einem Raum zwischen dem Flammenhalter 76 und dem rohrförmigen Element 78 stattfinden, obwohl eine Austrittsgeschwindigkeit des Gemischs von dem radial äußeren Teilkanal 731 verringert wird. Dadurch wird ferner die Vermischung des durch den radial äußeren Teilkanal 731 strömenden Gemischs mit dem durch den radial inneren Teilkanal 732 strömenden Gemisch verzögert, wodurch die Flammenstabilität verbessert wird.
Die Einzelheiten der vorstehend genannten Abläufe werden im folgenden unter Bezug auf die Fig. 9 bis 11 erläutert.
Bei Betrieb des Brenners unter hoher Last, z.B. einer Last von 40 % oder mehr, ist das Stopfenelement 771 von dem rohrförmigen Element 78 beabstandet, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist. Hierbei ist das von der Kohlenmühle zugeführte Gemisch fett und weist eine zur Stabilisierung der Flamme ausreichende Strömungsrate auf. Daher muß zur Verhinderung des Druckverlustes so viel Gemisch wie möglich durch den radial inneren Teilkanal 732 strömen.
Bei Betrieb des Brenners im Zwischenlastbereich, Z.B. einer Brennerlast von 25 % bis 40 %, wird das Stopfenelement 771 gemäß Fig. 10 zum Verschluß der Endöffnung 785 des rohrförmigen Elements 78 bewegt. Daher strömt das Gemisch zu dem radial äußeren Teilkanal 731. Luft im Gemisch wird in den radial inneren Teilkanal 732 durch die Öffnungen 783 geleitet, wodurch ein fettes Gemisch durch den radial äußeren Teilkanal 731 und ein mageres Gemisch durch den radial inneren Teilkanal 732 strömt. Das fette Gemisch wird von dem Flammenhalter 76 zurückgehalten, wodurch die Flammenstabilität verbessert wird. Hierbei wird 70% bis 90 % der pulverisierten Kohle in dem durch das Zufuhrrohr 73 strömenden Gemisch zu dem radial äußeren Teilkanal 731 und nur 5 % bis 39 % der Primärluft zu dem radial äußeren Teilkanal 731 geleitet. Daher ist die Konzentration der pulverisierten Kohle in dem durch den radial äußeren Teilkanal 731 strömenden Gemisch 2- bis 4,5- mal höher als die des durch das Zufuhrrohr 73 strömenden Gemischs und es kann dann ein Gemisch erreicht werden, bei dem die Konzentration der pulverisierten Kohle ausreicht, um die Flamme stabil zu machen.
Bei einem Betrieb des Brenners mit extrem geringer Last, wie z.B. einer Last von 15 % bis 25 %, wird hingegen das rohrförmige Element 78 in den Feuerraum 11 bewegt, wobei die Endöffnung 785 durch das Stopfenelement 771 geschlossen ist. Die Luft in dem Gemisch wird in den radial inneren Teilkanal 732 durch die Öffnungen 783 geleitet, wodurch ein fettes Gemisch durch den radial äußeren Teilkanal 731 und ein mageres Gemisch durch den radial inneren Teilkanal 732 strömt. Das rohrförmige Element 78, das sich in die Feuerkammer 11 erstreckt, kann die Verdünnung des aus dem radial äußeren Teilkanal 731 austretenden fetten Gemischs mit dem aus dem radial inneren Teilkanal 732 austretenden mageren Gemisch verzögern. Daher kann selbst bei einem Betrieb des Brenners unter extrem geringer Last eine stabile Verbrennung erreicht werden. Da ferner durch den Flammenhalter 76 eine Zone geringer Geschwindigkeit des fetten Gemischs gebildet wird, kann die Flamme stabil gehalten werden.
Ein Brenner 27 gemäß einer in den Fig. 12 und 13 dargestellten weiteren Ausführung umfaßt eine Führungshülse 79 mit einem Führungselement 791 und einer Durchgangsdüse 80, die innerhalb des Kohlezufuhrrohrs 73 zur Zusammenwirkung mit dem Führungselement 791 axial beweglich ist. Der Brenner 27 umfaßt ferner ein aufstromseitiges Rohr 81 und ein vom Rohr 81 beabstandetes abstromseitiges Rohr 82. Beide Rohre 81 und 82 sind innerhalb des Kohlezufuhrrohrs 73 angeordnet und sind axial zueinander ausgerichtet. Sie arbeiten zur Abtrennung eines zwischen der Führungshülse 79 und dem Kohlezufuhrrohr 73 begrenzten Kohlenstaubkanals zusammen, um einen radial äußeren Teilkanal 731 und einen radial inneren Teilkanal 732 zu bilden.
Die gegenüberliegenden Enden sowohl des Führungselements 791 als auch der Durchgangsdüse 80 sind schräg abgeschnitten. Die relative Lagebeziehung zwischen den schrägen Flächen des Führungselements 791 und der Durchgangsdüse 80 wird so verändert, daß sich die Richtung des in den Feuerraum 11 eingeleiteten Gemischs ändert.
Zusätzlich zu dem Flammenhalter 75 ist bei dieser Ausführung an dem Kohlenstaubrohr 73 ein weiterer Flammenhalter 83 an einem Ende des abstromseitigen Rohrs 82 vorgesehen.
Bei einem Betrieb des Brenners unter hoher Last ist gemäß Fig. 14 die Durchgangsdüse 80 an der stromaufwärts gelegenen Seite des Führungselements 791 angeordnet. Da das Gemisch durch den zwischen der Durchgangsdüse 80 und dem Führungselement 791 begrenzten Raum strömt, wird die pulverisierte Kohle von dem Gemisch aufgrund ihrer Trägheit getrennt und zu dem radial äußeren Teilkanal 731 geleitet. Ein großer Teil der Luft in dem durch den radial inneren Teilkanal 732 strömenden Gemisch wird davon getrennt und in den radial äußeren Teilkanal 731 angesaugt und mit dem durch den radial äußeren Teilkanal 731 strömenden Gemisch vermischt. Daher strömt durch den radial äußeren Teilkanal 731 ein fettes und durch den radial inneren Teilkanal 732 ein mageres Gemisch, während die Rohre 81 und 82 so nahe aneinander angeordnet sind, daß eine größere Menge an pulverisierter Kohle zu dem radial inneren Teilkanal 732 geleitet wird. Das fette Gemisch wird durch den Flammenhalter 76 stabil verbrannt. Hierbei sind die Teilkanäle 731 und 732 nicht gedrosselt, wodurch ein Durchgangswiderstand und eine Druckdifferenz in dem Brenner verringert und gleichzeitig die Geschwindigkeit der pulverisierten Kohle auf einem geringen Niveau gehalten werden, was verhindert, daß durch die pulverisierte Kohle Teile des Brenners verschleißen.
Bei einem Betrieb des Brenners unter geringer Last ist die Durchgangsdüse 80 gemäß Fig. 15 an der stromabwärts gelegenen Seite des Führungselements 791 angeordnet. Wenn das Gemisch durch den zwischen der Durchgangsdüse 80 und dem Führungselement 791 begrenzten Raum strömt, wird nahezu sämtliche pulverisierte Kohle zu dem radial inneren Teilkanal 732 geleitet. Ein großer Teil der Luft in dem durch den radial inneren Teilkanal 732 strömenden Gemisch wird davon getrennt und in den radial äußeren Teilkanal 731 gesaugt und mit dem durch den radial äußeren Teilkanal 731 strömenden Gemisch vermischt. Daher strömt durch den radial inneren Teilkanal 732 fettes und durch den radial äußeren Teilkanal 731 mageres Gemisch. Das fette Gemisch wird infolge des Flammenhalters 83 stabil verbrannt.
Bei einem Betrieb des Brenners unter extrem geringer Last ist die Durchgangsdüse 80 gemäß Fig. 16 an der stromabwärts gelegenen Seite des Führungselements 791 angeordnet und stößt an das aufstromseitige Rohr 81 an. Daher wird sämtliche pulverisierte Kohle zu dem radial inneren Teilkanal 732 geleitet. Daher fließt durch den radial inneren Teilkanal 732 ein fettes Gemisch und wird durch den Flammenhalter 83 stabil verbrannt.
Um eine gute Verbrennung in dem Brenner zu erreichen, ist es zweckmäßig, daß die Rohre derart angeordnet sind, daß sie folgenden Beziehungen genügen, d.h. das Verhältnis (So + Si)/S zwischen 05 und 0,9, das Verhältnis Si/(Si + So) geringer als 0,4 und Sr größer als So ist, wobei So einen Minimalquerschnitt des radial inneren Teilkanais 732, Si einen Minimalquerschnitt des radial äußeren Teilkanals 731 und Sr einen Minimalbereich des Schlitzes zwischen den Rohren 81 und 82 darstellt.
Brenner gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung sind jeweils in den Fig. 17 und 18 dargestellt.
In dem in Fig. 17 dargestellten Brenner wird anstelle der Durchlaßdüse 80 eine schwenkbare Ablenkeinrichtung verwendet. Die Ablenkeinrichtung 84 ist entsprechend der Last des Brenners verschwenkbar, um so die Richtung des Gemischs von der Kohlenmühle zu verändern.
In dem in Fig. 18 gezeigten Brenner wird die schwenkbare Ablenkeinrichtung 84 und ein gebogenes Rohr 85 anstelle der Durchlaßdüse 80 und dem Führungselement 791 verwendet.
Es ist ersichtlich, daß diese Brenner dieselben Vorteile wie die vorstehend genannten Ausführungen aufweisen.

Claims

1. Brenner für pulverisierte Kohle mit:

- einem Rohr (73) zur Zufuhr pulverisierter Kohle,

- einer Starteinrichtung (71), die innerhalb des Rohrs (73) zur Zufuhr pulverisierter Kohle verläuft, um dazwischen einen rohrförmigen Kanal zu begrenzen, durch den ein Gemisch aus Verbrennungsluft und pulverisierter Kohle in einen Ofen (11) geleitet wird, und

- einem Flammenhalter (75) an einem Außenumfang eines Endes des Rohrs (73) zur Zufuhr pulverisierter Kohle, der dem Ofen (11) zugewandt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

- innerhalb des Rohrs (73) zur Zufuhr pulverisierter Kohle eine Trenneinrichtung zur Aufteilung eines Teils des rohrförmigen Kanals in einen radial äußeren Teilkanal (731) und einen radial inneren Teilkanal (732) mit unterschiedlichen Querschnittsflächen angeordnet ist, und

- innerhalb des Rohrs (73) eine Verstelleinrichtung angeordnet ist, die einen Bypasskanal (741) zur Verbindung der radial inneren und äußeren Teilkanäle (732, 731) aufweist und zur Steuerung einer durch den radial inneren Teilkanal (732) strömenden Menge an pulverisierter Kohle beweglich ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung zur Veränderung des Öffnungsgrads einer Sitzöffnung (742; 785) der Trenneinrichtung axial beweglich ist.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung ein innerhalb des rohrförmigen Kanals angeordnetes Zylinderbauteil (74; 174) zur Verkleinerung einer Radialabmessung in einer Querschnittsfläche des radial äußeren Kanalteils (731) gegenüber dem radial inneren Kanalteil aufweist und daß der Bypasskanal (741, 742) in dem Zylinderbauteil (74; 174) vorgesehen ist.

4. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung axial beweglich ist.

5. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung ein aufstromseitiges Rohr (81) und ein mit diesem axial fluchtendes abstromseitiges Rohr (82) aufweist und daß die Verstelleinrichtung eine axial bewegliche Durchflußdüse (80) und ein Steuerelement (791) umfaßt, die jeweils zusammenwirkende Schrägflächen zur Richtungsänderung des Gemisches aufweisen.

6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine an dem Rohr (73) zur Zufuhr pulverisierter Kohle gelenkig angeordnete Ablenkeinrichtung (84) anstelle der Durchlaßdüse (80) verwendet wird.

7. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine schwenkbare Ablenkeinrichtung (84) und ein gebogenes Rohr (85) anstelle der Durchlaßdüse (80) und dem Steuerelement (791) verwendet werden.