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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kohlenstaubbrenner,
wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist.
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Bei
Brennern ist insgesamt die Unterdrückung der Bildung von NOx (Stickoxide)
während
der Verbrennung ein zu lösendes
Problem. Kohle hat verglichen mit gasförmigem Brennstoff und flüssigem Brennstoff
insbesondere einen größeren Anteil
an Stickstoff. Deshalb ist die Verringerung von bei der Verbrennung
von Kohlenstaub erzeugten NOx von größerer Bedeutung als im Falle
der Verbrennung von gasförmigem
oder flüssigem
Brennstoff.
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Durch
die Verbrennung von Kohlenstaub erzeugtes NOx ist nahezu alles NOx,
das durch das Oxidieren des in der Kohle enthaltenen Stickstoffs
erzeugt wird, d.h. das so genannte Brennstoff-NOx. Um das Brennstoff-NOx
zu verringern, hat man verschiedene Brennerkonstruktionen und Verbrennungsverfahren
untersucht.
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Eines
der Verbrennungsverfahren ist ein Verfahren, bei welchem ein Bereich
mit niedriger Sauerstoffkonzentration in der Flamme gebildet und
NOx reduziert (desoxidiert) wird. Beispielsweise offenbaren die
JP A 1-305206 (US-Patent 4,930,430), die JP A 3-211304, die JP A
3-110308, das US-Patent 5,231,937, das US-Patent 5,680,823 usw.
ein Verfahren zur Erzeugung einer Flamme mit einer Atmosphäre mit niedriger
Sauerstoffkonzentration und zum vollständigen Verbrennen von Kohle
sowie eine Vorrichtung mit einer Brennstoffdüse zum pneumatischen Transportieren
von Kohle in ihrer Mitte und einer Lufteinblasdüse, die außerhalb der Brennstoffdüse angeordnet
ist. Nach diesem Stand der Technik wird ein Bereich mit reduzierter
Flamme und niedriger Sauerstoffkonzentration in der Flamme gebildet,
wobei die reduzierenden Reaktionen von NOx in dem Bereich mit reduzierender
Flamme fortschreiten und die in der Flamme auftretende NOx-Menge
so weit unterdrückt
wird, dass sie klein ist. Weiterhin offenbart die JP A 1-305206
ein Flammenstabilisierungsverfahren, bei welchem bei einem Auslassendabschnitt
einer Düse
ein Hindernis entgegen der Strömungsrichtung des
Gases vorgesehen ist. Weiterhin offenbaren die JP A 3-311304, JP
A 3-110308 und das US-Patent 5,231,937 eine Flammenstabilisierung,
indem ein Flammenstabilisierungsring an der Spitze einer Kohlenstaubdüse vorgesehen
wird. Nach diesem Stand der Technik werden stromab von der Spitze
der Kohlenstaubdüse
Rezirkulationszonen gebildet, indem der Flammenstabilisierungsring
oder das Hindernis an der Spitze der Kohlenstaubdüse vorgesehen
wird. Da in den Rezirkulationszonen ein Gas mit hoher Temperatur
verbleibt, schreitet die Zündung
des Kohlenstaubs fort, und die Stabilität der Flamme kann gesteigert
werden.
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Bei
dem oben erwähnten
Stand der Technik wird jedoch die NOx-Bildung nicht ausreichend
unterdrückt.
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Die
WO 95/13502, die
EP
0 314 928 A1 , die
EP
0 445 938 A1 , die US-A-5,431,114, die
EP 0 809 068 oder die
JP 62172105A offenbaren
einen Kohlenstaubbrenner mit einer Kohlenstaubdüse zum Ausdüsen oder Auswerfen eines Gemisches
aus Kohlenstaub und Primärluft,
eine Sekundärluftdüse, die
konzentrisch um eine äußere Umfangswand
der Kohlenstaubdüse
angeordnet ist, eine Tertiärluftdüse, die
konzentrisch um eine äußere Umfangswand
der Sekundärluftdüse angeordnet
ist, und eine Führungsplatte
zum Führen
von aus der Sekundärluftdüse ausgedüster Sekundärluft in
eine Richtung radial nach außen.
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Der
Brenner nach der WO 95/13502 hat einen rechteckigen Aufbau im Querschnitt
und weist am Umfang im Abstand angeordnete Strömungsverschiebungseinrichtungen
auf, die einen radial nach außen
gebogenen Teil an dem Ende der Kohlendüse haben, der einen Ablenkwinkel
mit der Mittelachse des Brenners von 15 bis 25° hat, um die zentrale reduzierende
Flamme von der oxidierenden Hauptflamme und der Verbrennungsflamme
zu trennen.
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Die
Strömungsverschiebungseinrichtung
nach der
EP 0 314 928
A1 (
11) weist einen Ring
am stromabseitigen Ende der äußeren Umfangswand
der Kohlendüse
auf, der sich radial über
eine vorgegebene Entfernung in das stromabseitige Ende der Kohlendüse zur Bildung
eines Flammenstabilisierungsrings und in das stromabseitige Ende
der Sekundärluftdüse zur Bildung
eines Hindernisses erstreckt, das radial nach außen in die Richtung des erweiterten
Abschnitts mit einem Ablenkwinkel von weniger als 30° bezogen
auf die Mittelachse des Brenners gebogen ist und in der gleichen
Radialebene wie das Ende des erweiterten Abschnitts endet.
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Eine
sehr ähnliche
Strömungsverschiebungseinrichtung
ist aus der
EP 0 445
938 A1 (
8) bekannt, bei welcher
der radial nach außen
gebogene Teil des Hindernisses stromauf von dem Ende des erweiterten Abschnitts
endet.
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Aus
der
US 5 431 114 ist
eine Verbrennungsvorrichtung bekannt, bei welcher die Sekundärluft serpentinenartig
durch einen Kanalabschnitt strömt,
der von einem ringförmigen
Vorsprung, der zwischen einem Zuführrohr für das Gemisch und einem Strömungskanal
für Tertiärluft angeordnet
ist, sowie von einem Flammenhaltering mit einem L-förmigen Querschnitt
gebildet wird, der an dem Umfangsendabschnitt des Zuführrohrs für die Mischung
vorgesehen ist. Der ringförmige
Vorsprung erstreckt sich dadurch über den Flammenaufrechterhaltring
in den Ofen, wobei der Winkel des Flammenhalterings mit einer zentralen
Achse der Kohlendüse kleiner
als ein Winkel des ringförmigen
Vorsprungs ist.
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Eine ähnliche
Konstruktion des Ausströmabschnitts
des Kohlenstaubbrenners ist aus der
EP 0 809 068 A2 bekannt, aus der eine Deflektorplatte
(
1) als bekannt hervorgeht, die den
Strom der Sekundärluft von
der Spitze der Brennstoffdüse
in eine Richtung radial nach außen
ablenkt. Die Außenseite
des Sekundärluft-Strömungswegs
wird von einem am Durchmesser vergrößerten Abschnitt gebildet,
der den Strömungsweg der
Sekundärluftdüse allmählich erweitert,
wobei eine axiale Strömungsgeschwindigkeit
der Sekundärluft
verlangsamt wird.
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Die
JP 621 72105 A bezieht
sich auf einen Verbrennungs-Brenner mit einer Prallplatte, die an
einer Grenze zwischen Düsen
für Sekundärluft und
für Tertiärluft angeordnet
ist, sowie mit einer Führungsplatte,
die den Strömungsweg
für die
Sekundärluft
an seiner Innenseite in einem Auslassbereich der Sekundärluftdüse begrenzt.
Sowohl der Strömungsweg
der Sekundärluft
als auch der der Tertiärluft
sind mit einem Drallkörper zur
Erzeugung einer Wirbelströmung
versehen, wobei die Verbrennung des Kohlenstaubs durch Regulierung des
Schaufelwinkels des Drallkörpers
so bewirkt wird, dass eine Menge der als Drallströmung eingedüsten Luft ein
Drallstärkenverhältnis in
einem speziellen Bereich hat.
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Es
ist das Ziel der Erfindung, einen Kohlenbrenner der gattungsgemäßen Art
bereitzustellen, der die NOx-Bildung weiter verringern kann.
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Dieses
Ziel wird mit dem Kohlenstaubbrenner von Anspruch 1 erreicht, von
dem bevorzugte Ausgestaltungen in den Unteransprüchen 2 bis 7 beschrieben sind.
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Nach
der vorliegenden Erfindung ist bei einem Kohlenstaubbrenner mit
einer Kohlenstaubdüse
zum Einstrahlen oder Einblasen eines Gemisches aus Kohlenstaub mit
Primärluft,
mit einer Sekundärluftdüse, die konzentrisch
um den Außenumfang
der Kohlenstaubdüse
herum angeordnet ist, mit einer Tertiärluftdüse, die konzentrisch um den
Außenumfang
der Sekundärluftdüse herum
angeordnet ist, und mit einem erweiterten Abschnitt, der an dem
Ende der äußeren Umfangswand
der Sekundärluftdüse ausgebildet
ist, eine Strömungsverschiebungseinrichtung
zum Verschieben der Sekundärluft
vorgesehen, die aus der Sekundärluftdüse zu der
radial äußeren Seite
hin so eingedüst
wird, dass die Sekundärluft
längs des
erweiterten Abschnitts strömt.
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Der
Kohlenstaubbrenner, bei dem die Sekundärluftdüse und die Tertiärluftdüse konzentrisch
um den Außenumfang
der Kohlenstaubdüse
herum angeordnet und nach der vorliegenden Erfindung gestaltet sind, zielt
darauf ab, die NOx-Bildung dadurch zu unterdrücken, dass eine NOx redzierende
Zone mit einer niedrigen Sauerstoffkonzentration durch Primärluft gebildet
und eine vollständige
Verbrennung dadurch ausgeführt
wird, dass ein oxidierender Flammenbereich durch Mischen der Sekundärluft und
der Tertiärluft
mit dem Strom auf der Stromabseite des NOx reduzierenden Bereichs
gebildet wird. Je später
das Mischen der Sekundärluft
und der Tertiärluft
mit dem Kohlenstaub erfolgt, desto größer ist die gebildete NOx reduzierende
Zone, so dass die Wirkung der Unterdrückung der NOx-Bildung gesteigert
werden kann. Andererseits hat Kohlenstaub eine schlechte Entzündbarkeit
und unter der Bedingung, dass wenig Sauerstoff vorhanden ist, ist
der Kohlenstaub schwierig zu zünden
und die Flamme verlöscht
leicht. Um eine stabile Flamme in dem Zustand des Luftmangels zu
bilden, möchte
man ein Verbrennungsgas mit hoher Temperatur, das in dem Nachstrom
der Flamme vorhanden ist, zu einer Stelle nahe am Auslass der Kohlenstaubdüse ziehen.
Durch Ausbilden eines Abschnitts mit niedrigem Druck auf der Stromabseite
des äußeren Endes
einer Trennwand, die die Kohlenstaubdüse und die Sekundärluftdüse trennt
oder abschottet, wird dort eine Rezirkulationszone gebildet, so
dass das Verbrennungsgas mit hoher Temperatur zurückgezogen
wird. Wenn die Rezirkulationszone gebildet wird, hat die außerhalb
der Rezirkulationszone strömende
Luft die Neigung, durch die Rezirkulationszone nach innen gezogen
zu werden. Wenn jedoch die Rezirkulationszone so gebildet wird,
dass sie sich in einer Richtung senkrecht zur Achse der Kohlenstaubdüse ausbreitet
und in der Axialrichtung groß wird,
wird die außerhalb der
Rezirkulationszone strömende
Luft hinsichtlich des Rückströmens langsam
und strömt
nicht nahe bis zum Auslass der Kohlenstaubdüse zurück.
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Da
nach der vorliegenden Erfindung die Sekundärluft zu einem Strömen nach
außen
längs des
erweiterten Abschnitts des äußeren Endes
einer Umfangswand der Sekundärluftdüse kommt,
wird die Größe der Rezirkulationszone,
die an einer Stromabseite der Trennwand gebildet wird, die die Kohlenstaubdüse und die Sekundärluftdüse trennt,
groß,
wodurch der Rückstrom
der Sekundärluft
langsam wird. Außerdem
wird durch eine groß bemessene
Rezirkulationszone die Entzündbarkeit
des Kohlenstaubs gut und die Flamme schwierig auszulöschen.
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Die
vorstehend erwähnte
Strömungsverschiebungseinrichtung
wird mit einer Führungsplatte
am äußeren Ende
der inneren Umfangswand der Sekundärluftdüse versehen. Ein Winkel der
Führungsplatte
sollte einen stärkeren
Knick als der des erweiterten Abschnitts haben, der an der äußeren Umfangswand
der Sekundärluftdüse vorgesehen
ist.
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Die
Strömungsverschiebungseinrichtung
kann eine Gasstrahldüse
zum Eindüsen
eines Gases zu der Sekundärluft
aufweisen, die in der Nähe
des Auslasses der Sekundärluftdüse strömt, und
die Sekundärluft
in die Richtung radial nach außen
verschieben. Ferner kann dafür
ein Induktionselement zum Induzieren oder Führen der Strömung des
Sekundärluftstroms
zur Außenseite
hin verwendet werden. Es ist ferner auch möglich, die Sekundärluft zu
der radial äußeren Seite
dadurch zu verschieben, dass eine Verwirbelungseinrichtung am Auslass
der Sekundärluftdüse vorgesehen
wird, um die Drallkraft der Verwirbelungseinrichtung zu nutzen. Es
ist besonders erwünscht,
die Führungsplatte
an dem äußeren Ende
der inneren Umfangswand der Sekundärluftdüse vorzusehen, wobei die Wirkung
der Verschiebung der Sekundärluft
zu der radial äußeren Seite sehr
groß ist.
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Der
Winkel der oben erwähnten
Führungsplatte
liegt in einem Bereich von 60° bis
90° zur
zentralen Achse der Kohlenstaubdüse,
wobei ein Bereich von 80 bis 90° stärker gewünscht wird.
Durch Anordnen der Führungsplatte
mit einem scharfen Winkel zur zentralen Achse des Brenners wird
auf diese Weise die Wirkung der Verschiebung der Sekundärluft in
die Richtung radial nach außen
groß,
außerdem
wird eine Rezirkulationszone auf einer Stromabseite der Führungsplatte
gebildet und der Rückstrom
der Sekundärluft
und der Tertiärluft
kann langsamer gemacht werden.
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Das
Ende der Führungsplatte
ist stromab von dem Ende des erweiterten Abschnitts angeordnet,
der an der äußeren Umfangswand
der Sekundärluftdüse vorgesehen
ist. Nachdem die in der Sekundärluftdüse strömende Sekundärluft aus
der Düse
ausgeströmt
ist, wird bei einer solchen Anordnung die Strömungsrichtung radial nach außen geändert, und
die Sekundärluft
strömt
zu dem Tertiärluftstrom
derart, dass sie darauf trifft. Dadurch wird der Strom der Tertiärluft weiter
nach außen
verschoben und ein Vermischen der Tertiärluft wird verzögert. Das
Ende der Führungsplatte
und das Ende des erweiterten Abschnitts sollen um einen Abstand
im Bereich von 5 mm oder mehr bis 50 mm oder weniger getrennt sein.
Wenn die Entfernung zu klein ist, ist der Effekt gering, wenn sie
zu groß ist,
expandiert die Sekundärluft
nach dem Verlassen der Düse
und die Strömungsgeschwindigkeit
wird gering, wodurch der Effekt des Verschiebens der Tertiärluft zur
Außenseite hin
klein wird.
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Ferner
soll das Ende der Führungsplatte
an der Stromaufseite des Endes der äußeren Umfangswand der Tertiärluftdüse angeordnet
sein. Die äußere Umfangswand
dient in vielen Fällen
gewöhnlich
auch als Ofenwand eines Kessels. An der Ofenwand haften Verbrennungsrückstände und
Schlacke, wobei diese Substanzen und die Schlacke, wenn sie in großen Mengen
vorliegen, mehrere kg bis mehrere hundert kg erreichen können. Um
zu verhindern, dass der Brenner durch deren Herabfallen zerstört wird,
soll das Ende der Führungsplatte
vorzugsweise nicht in das Innere des Ofens von der Ofenwand vorstehen,
die auch als äußere Umfangswand
der Tertiärluftdüse dient.
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Bevorzugt
wird, dass bei der Tertiärluftdüse die Auswärtskraft
bereits aufgebracht ist, wenn Tertiärluft aus der Tertiärluftdüse ausgestrahlt
wird, deshalb bevorzugt man, innerhalb der Tertiärluftdüse eine Verwirbelungseinrichtung
vorzusehen. Weiterhin wird bevorzugt, dass sich der Endteil der äußeren Umfangswand
der Tertiärluftdüse nach
außen
erweitert. Ferner wird weiter bevorzugt, dass sich der Endabschnitt
der inneren Umfangswand der Tertiärluftdüse nach außen erweitert.
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Durch
Ausbilden des Brenners derart, dass die Sekundärluft längs des erweiterten Abschnitts
strömt, der
an der äußeren Umfangswand
der Sekundärluftdüse vorgesehen
ist, ist es unwahrscheinlich, dass sich eine Rezirkulationszone
zwischen der Sekundärluftdüse und der
Tertiärluftdüse ausbildet,
wodurch der Rückstrom
von Tertiärluft
ebenfalls gering wird.
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Obwohl
ein herkömmlicher
Brenner, bei dem ein erweiterter Abschnitt am Ende der äußeren Umfangswand
der Sekundärluftdüse vorgesehen
ist, bekannt ist, hat man bei dem herkömmlichen Brenner eine Vorrichtung,
die Sekundärluft
zu der radial äußeren Seite
verschiebt, nicht eingesetzt, so dass der größte Teil der Sekundärluft leicht
in der Axialrichtung des Brenners entsprechend der Trägheit der
Luft strömen
konnte. Im Ergebnis hat der herkömmliche
Brenner den Mangel, dass eine Rezirkulationszone zwischen der Kohlenstaubdüse und der
Sekundärluftdüse klein
ist, weiterhin eine Rezirkulationszone zwischen der Sekundärluftdüse und der
Tertiärluftdüse leicht
gebildet werden kann und die Sekundärluft und die Tertiärluft bei
Flammenreduzierung in einem früheren
Stadium leicht zu mischen sind.
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Durch
Ergreifen einer Gegenmaßnahme
zum Verschieben eines Sekundärluftstroms
in die Richtung radial nach außen,
wie bei der vorliegenden Erfindung, ist es möglich, das Vermischen der Sekundärluft und der
Tertiärluft
mit dem Kohlenstaub zu verzögern
und eine große
NOx-reduzierende Zone zu bilden. Durch eine große Rezirkulationszone zwischen
der Kohlenstaubdüse
und der Sekundärluftdüse wird
weiterhin die Zündfähigkeit
des Kohlenstaubs für
ein leichtes Zünden
zusätzlich
verbessert, wobei ein solcher Effekt erreicht, dass eine luftarme
NOx-reduzierende Zone stabil ausgebildet wird.
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In
der Sekundärdüse möchte man
weiterhin ein den Strömungsweg
verengendes Element oder ein Hindernis zum Verengen des Strömungswegs
der Sekundärluftdüse vorsehen,
um die Strömungsgeschwindigkeit
zu erhöhen.
Es ist möglich,
den Strom der Tertiärluft
in eine Richtung weiter radial nach außen zu richten, indem durch
die Führungsplatte
die Strömungsrichtung
der Sekundärluft
eine höhere
Strömungsgeschwindigkeit
durch das den Strömungsweg
verengende Hindernis erhält,
und sie dann aus der Sekundärluftdüse auszuwerfen.
Das den Strömungsweg
verengende Hindernis kann an der inneren Umfangswand oder der äußeren Umfangswand
der sekundären
Luftdüse
vorgesehen werden, bevorzugt wird es jedoch an der inneren Umfangswandseite
vorgesehen, da es möglich
ist, die Richtung eines Sekundärluftstroms
in der Richtung radial nach außen
schneller zu ändern.
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Die
vorliegende Erfindung kann bei einem Kohlenstaubbrenner mit einem
Flammenstabilisierungsring an dem äußeren Umfang des Endes der
Kohlenstaubdüse
verwendet werden, um die Entzündbarkeit
des Kohlenstaubs zu verbessern. Es ist ferner möglich, in dem Flammenstabilisierungsring
oder in der Führungsplatte, die
an dem Ende der inneren Umfangswand der Sekundärluftdüse vorgesehen ist, Schlitze
auszubilden. Die Schlitze haben die Wirkung, dass sie eine thermische
Verformung des Flammenstabilisierrings oder der Führungsplatte
unterdrücken.
Sie haben ferner die Wirkung, dass die Bildung einer Rezirkulationszone
an der Stromabseite des Flammenstabilisierrings oder der Führungsplatte
einfach gemacht wird.
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Es
werden Ausgestaltungen der Erfindung beispielsweise unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen
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1(a) eine Schnittansicht eines Kohlenstaubbrenners
einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist,
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1(b) und 1(c) jeweils
eine vergrößerte Ansicht
eines Teils von 1(a) ist,
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2 eine
Schnittansicht eines Endabschnitts einer Düse eines herkömmlichen
Kohlenstaubbrenners ist, die zum Vergleich mit der ersten Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung gezeigt ist,
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3 eine
Schnittansicht eines Kohlenstaubbrenners einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist,
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4 eine
Schnittansicht eines Düsenendteils
eines Kohlenstaubbrenners einer dritten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist,
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5 eine
Schnittansicht eines Kohlenstaubbrenners einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist,
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6 eine
Schnittansicht eines Kohlenstaubbrenners einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist und
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7 eine
Schnittansicht eines Kohlenstaubbrenners einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist.
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Nachstehend
wird unter Bezug auf 1(a), 1(b) und 1(c) sowie 2 eine
erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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1(a) ist eine schematische Schnittdarstellung
eines Kohlenstaubbrenners der vorliegenden Ausführungsform, während 1(b) und 1(c) jeweils
eine vergrößerte Ansicht
eines Teils von 1(a) ist, um den Luftstrom und
die Rezirkulationszone in dem in 1(a) gezeigten
Düsenendbereich
zu erläutern.
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In 1(a), 1(b) und 1(c) bezeichnet 10 eine Kohlenstaubdüse, die
mit einem Transportrohr (nicht gezeigt) am stromaufseitigen Ende
verbunden ist und Kohlenstaub zusammen mit Primärluft transportiert und zuführt. 11 bezeichnet
eine Sekundärluftdüse zum Ausdüsen von
Sekundärluft.
Die Sekundärluftdüse 11 hat
einen Strömungsweg,
der um den äußeren Umfang
der Kohlenstaubdüse 10 herum
ausgebildet und einen kreisförmigen
Querschnitt hat, der konzentrisch zu der Kohlenstaubdüse 10 ist. 12 bezeichnet
eine Tertiärluftdüse zum Ausdüsen von
Tertiärluft,
die einen Strömungsweg
hat, der um den Außenumfang
der Sekundärluftdüse 11 herum
ausgebildet ist und eine Querschnittsform hat, die konzentrisch
zur Sekundärluftdüse 11 ist.
Beispielsweise beträgt
die Durchsatzverteilung von Primärluft,
Sekundärluft
und Tertiärluft
1 bis 2: 1:3 bis 7, wobei die Verteilung so getroffen ist, dass
der Kohlenstaub vollständig
durch die Tertiärluft
verbrannt wird. 13 bezeichnet zuströmenden Kohlenstaub und Primärluft. 14 und 15 bezeichnen
zuströmende
Sekundärluft bzw.
Tertiärluft. 16 bezeichnet
eine in der Kohlenstaubdüse 10 vorgesehen Ölspritze,
die in der Kohlenstaubdüse 10 so
vorgesehen ist, dass sie sich axial in eine Position in der Nähe des Auslasses
der Düse 10 erstreckt.
Die Ölspritze 16 wird
zur Unterstützung
der Verbrennung zum Zeitpunkt des Brennerstarts oder bei Verbrennung
mit niedriger Last verwendet. 17 bezeichnet ein Venturi-Rohr,
das den Innendurchmesser der Kohlenstaubdüse 10 verkleinert,
um zu verhindern, dass die Verbrennungsflamme des Kohlenstaubs zurückschlägt. 18 bezeichnet
einen Flammenstabilisierungsring, der am Ende einer Trennwand 28 vorgesehen
ist, die die Kohlenstaubdüse 10 und
die Sekundärluftdüse 11 und
die Primärluft
und die Sekundärluft
zur Aufweitung einer Rezirkulationszone 31 trennt. 19 ist
eine Brennereintrittsöffnung
in der Ofenwand und dient auch als äußere Umfangswand der Tertiärdüse 12. 20 ist
eine Führungshülse, die
an dem Ende einer Trennwand 21 vorgesehen ist, die die
Sekundärluftdüse 11 und
die Tertiärluftdüse 12 trennt,
wobei auf die Hülse
bei der vorliegenden Erfindung auch als Rohraufweitabschnitt Bezug
genommen wird. 22 ist eine Verwirbelungseinrichtung zum
Verwirbeln von Tertiärluft
längs des
Umfangs der Sekundärluftdüse 11.
Die Verwirbelungseinrichtung 22 verwendet Luftverwirbelungsschaufeln,
die bei dieser Ausführung üblicherweise
auch Widerstandsschaufeln genannt werden. 23 ist eine Seitenplatte
für einströmende Sekundärluft. 24 sind
Wasserrohre, die an der Ofenwand 19 angeordnet sind. 25 ist
ein Windkasten, in dem Sekundärluft
eingeführt
wird. 26 ist eine Drossel zum Einstellen der Sekundärluft. 27 ist
eine Verwirbelungseinrichtung zum Verwirbeln von Sekundärluft längs des
Umfangs der Koh lenstaubdüse
und verwendet Verwirbelungsschaufeln, die bei dieser Ausgestaltung üblicherweise
als Schaufeln bezeichnet werden. 28 ist die Trennwand zwischen
der Kohlenstaubdüse 10 und
der Sekundärluftdüse 11. 30 ist
eine Führungsplatte,
die am Ende der inneren Umfangswand der Sekundärluftdüse 11 vorgesehen ist,
um die Sekundärluft
zu der radial äußeren Seite
hin auszudüsen. 31 sind
die zwischen den Ausdüsbereichen
der Kohlenstaubdüse 10 und
der Sekundärluftdüse 11 gebildeten
Rezirkulationszonen. 52 ist ein Sekundärluftstrom. 53 ist
ein Tertiärluftstrom. 65a ist
ein Hindernis für
eine Strömungswegverengung, die
ein Teil des Flammenstabilisierrings 18 und im inneren
Umfangsteil der Sekundärluftdüse 11 vorgesehen ist.
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht
zur Erläuterung
der Luftströme
und der Rezirkulationszonen in einem Düsenendbereich eines herkömmlichen
Kohlenstaubbrenners, der zum Vergleich mit dem Kohlenstaubbrenner
in 1(b) gezeigt ist. Der in 2 gezeigte
Aufbau unterscheidet sich von dem in 1(a) gezeigten dadurch,
dass die Führungsplatte
nicht vorgesehen ist.
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Als
Nächstes
wird der Verbrennungsvorgang der vorliegenden Ausgestaltung unter
Bezugnahme auf 1(a) und 1(b) beschrieben.
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Wenn
der Kohlenstaubbrenner mit der Verbrennung beginnt, nimmt, da die
Luft stromab von der Trennwand 28 in die Luft aufgenommen
wird, die aus der Düse
ausgestrahlt wird, der Druck stromab von der Trennwand 28 ab,
und es wird eine Rezirkulationszone 31 gebildet. Da der
Flammenstabilisierring 18 an dem Endteil der Trennwand 28 vorgesehen
ist, werden Primärluft
und Sekundärluft
voneinander getrennt, und die Rezirkulationszone 31 dehnt
sich aus. Da in der Rezirkulationszone 31 ein Gas mit hoher
Temperatur vorhanden ist, schreitet die Zündung des Kohlenstaubs fort,
die Stabilität
der Flamme wird verbessert. Dadurch ist die Flamme durch den Kohlenstaub
und die Primärluft
in der Nähe
des Auslasses der Kohlenstaubdüse 10 stabil ausgebildet.
Weiterhin schreitet der Sauerstoffverbrauch in der Flamme fort,
eine NOx-reduzierende Zone weitet sich aus und es ist möglich, die
NOx-Bildung zu verringern. Da außerdem die Verbrennung der
Kohle fortschreitet, nimmt der unverbrannte Kohlenstoff in der Verbrennungsasche,
die nach der Verbrennung übrig bleibt,
ab. Da außerdem
die Verwirbelungseinrichtungen 22, 27 vorgesehen
sind, werden Sekundärluft
und Tertiärluft
als verwirbelnde Ströme
ausgedüst,
erhöht
sich der Unterdruck stromab von dem Flammenstabilisierring 18 durch
die Zentrifugalkraft der Luft und weitet sich die Rezirkulati onszone
weiter aus. Dadurch wird die Vermischung der Sekundärluft und
der Tertiärluft
mit dem Kohlenstaub in der Nähe
des Brenners verzögert und
die Konzentration des Sauerstoffs in der Flamme nimmt ab, so dass
sich die NOx-reduzierende Zone ausweitet.
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Da
die Führungsplatte 30 an
dem Endabschnitt der inneren Umfangswand der Sekundärluftdüse 11 als
Einrichtung zum Ablenken eines Sekundärluftstroms 52 vorgesehen
ist, der aus der Sekundärluftdüse 11 in
eine Richtung radial nach außen
ausgestrahlt wird, wird bei der vorliegenden Ausgestaltung weiterhin
die Sekundärluft
in der Richtung radial nach außen
ausgedüst,
wird das Vermischen der Sekundärluft
und der Tertiärluft
mit dem Kohlenstaub weiter verzögert,
und weitet sich die Rezirkulationszone stromab von dem Flammenstabilisierring 18 aus.
Deshalb wird die Verbrennung des Kohlenstaubs in diesem Rezirkulationszonenbereich
gefördert.
Die NOx-Bildung und der unverbrannte Kohlenstoff können weiter
verringert werden.
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Es
werden nun die Verbrennungsbedingungen zu diesem Zeitpunkt, verglichen
mit der herkömmlichen Konstruktion
in 2 erläutert,
in welcher keine Führungsplatte
vorgesehen ist.
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In 2 ist
der Strömungsweg
der Tertiärluft 53 durch
die Führungshülse 20,
die in einer verjüngten Zylinderform
ausgebildet ist, abgebogen, und die Tertiärluft wird nach außen ausgedüst. Andererseits
wird der Strömungsweg
der Sekundärluftdüse 11 nach
außen
am Düsenauslass
durch die Führungshülse 20 erweitert. Da
Luft aufgrund ihrer Trägheit
gerade strömt,
strömt
die Sekundärluft
längs der
Brennerachse (in 20 die gestrichelte
Linie), und es ergibt sich ein Druckabfall in eine zu einer Ausdüsrichtung
des Luftstroms längs
der Führungshülse 20 entgegengesetzten
Richtung (worauf hier als Gegendruckgradient Bezug genommen wird), wodurch
eine Rezirkulationszone 54 stromab von der Führungshülse 20 gebildet
wird. Durch diese Rezirkulationszone 54 wird eine zur Mitte
(die in 2 gestrichelte Linie) gerichtete
Strömung
in der Tertiärluft 53 induziert
und die Tertiärluft
frühzeitig
mit dem Kohlenstaub vermischt, so dass die NOx-reduzierende Zone
schmaler wird.
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Im
Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Ausgestaltung, wie sie
in 1(b) gezeigt ist, die Sekundärluft 52 in
eine äußere Umfangsrichtung
durch die Führungsplatte 30 ausgedüst. Dadurch
wird die Bildung einer Rezirkulationszone an der Stromabseite der
Führungshülse 20,
die die Sekundärluftdüse 11 und die
Tertiärluftdüse 12 trennt,
verhindert oder unterdrückt.
Da der Brenner so gebaut ist, dass die Sekundärluft 52 radial stärker nach
außen
als die Terti ärluft 53 ausgedüst wird,
wird außerdem
insbesondere der Strom der Tertiärluft 53 weiter
zur äußeren Umfangsrichtung
durch den Impuls der Sekundärluft 52 gerichtet,
die in der äußeren Umfangsrichtung
ausgedüst
wird. Dadurch wird ein Mischen der Sekundärluft und der Tertiärluft mit dem
Kohlenstaub in der Nähe
des Brenners verzögert,
wird die Konzentration des Sauerstoffs in der Flamme abgesenkt und
wird die NOx-reduzierende Zone erweitert, wodurch in der Flamme
auftretendes NOx verringert werden kann.
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Da
das Ende der Führungsplatte 30 näher zur
Brennerachse (in 1(b) eine gestrichelte Linie)
angeordnet ist als das Ende der Führungshülse 20, kann außerdem die
Sekundärluft
radial stärker
nach außen strömen, und
es ist unwahrscheinlich, dass sich eine Rezirkulationszone stromab
von der Führungshülse 20 ausbildet.
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In
dieser Ausgestaltung ist der Strömungsweg
der Sekundärluftdüse 11 nahe
an ihrem Auslass durch den Flammenstabilisierring 19 verengt,
wodurch die Sekundärluft,
deren Strömungsgeschwindigkeit
durch die Strömungswegverengung
größer gemacht
ist, so ausgedüst
wird, dass weiterhin das Vermischen der Tertiärluft mit Kohle verzögert werden
kann.
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Auf
diese Weise wird bei der vorliegenden Ausgestaltung Sekundärluft in
der Richtung radial nach außen
aus der Sekundärluftdüse 11 durch
die Führungsplatte 20 ausgedüst, die
an der Sekundärluftdüse 11 vorgesehen
ist. Außerdem
wird der entgegenwirkende Druckgradient auf der Stromabseite der
Trennwand 21 zwischen der Sekundärluftdüse und der Tertiärluftdüse 12 klein,
so dass auch Tertiärluft
aus der Tertiärluftdüse 12,
die an der äußeren Umfangswand
der Sekundärluftdüse 11 angeordnet
ist, in eine Richtung radial nach außen ausgedüst wird. Deshalb wird das Vermischen
des Kohlenstaubs und der Verbrennungsluft mit Kohlenstaub in der
Nähe des
Brenners unterdrückt
und wird der Kohlenstaub in der Nähe des Brenners unter der Bedingung
einer niedrigen Sauerstoffkonzentration verbrannt, wodurch das Ausmaß der NOx-Bildung
reduziert werden kann.
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Als
Beispiel wird ein Verbrennungsversuch in einem Verbrennungsofen
(500 kg/h) unter Verwendung des Kohlenstaubbrenners (die Entfernung
zwischen der Führungshülse
20 und
der Führungsplatte
30 beträgt 10 mm),
wie in
1(a) und
1(b) gezeigt,
und des in
2 gezeigten Brenners durchgeführt. Das
Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt. Die NOx-Konzentration nach der
Verbrennung durch den Brenner von
1(a) und
1(b) betrug 103 ppm (6 Vol.-% O
2),
während
die NOx-Konzentration durch den Brenner in
2 111 ppm (6
Vol.-% O
2) betrug. Man erkennt einen durch
die vorliegende Erfindung bedingten Effekt einer Verringerung des
Ausmaßes
der NOx-Bildung. Tabelle
1
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Weiterhin
ist 1(c) eine vergrößerte Ansicht
eines Düsenendabschnitts
zur Erläuterung
eines Luftstroms für
den Fall, dass die Führungsplatte 30 in 1(b) zur Stromauseite hin verschoben ist. Wie
bei dem Brenner von 1(c),
bei dem die Führungsplatte 30 axial
zu einer Seite verschoben ist, die weiter stromauf liegt als das
Ende der Hülse 20,
fließt
Sekundärluft 52,
wie in 1(c) gezeigt ist. Durch die
Führungsplatte 30 ändert die
Sekundärluft 52 ihre
Strömungsrichtung
nach außen,
wobei jedoch die Strömung
in der Richtung radial nach außen
durch die Hülse 20 unterbunden
wird. Deshalb strömt
die aus dem Brenner ausgedüste
Sekundärluft
stärker
in eine Richtung der zentralen Achse als in dem Fall, wenn die Führungsplatte 30 weiter stromab
in Richtung der Brennerachse als das Ende der Führungshülse 20 angeordnet
ist, wie es in 1(b) gezeigt ist. Deshalb kann
sich, wie in 1(c) gezeigt ist, eine Rezirkulationszone 54 auf
der Stromabseite der Führungshülse 20 ausbilden.
In der Tertiärluft 53 werden
durch die Rezirkulationszone 54 Strömungen induziert. Da die Strömungen zur
zentralen Achse in der Tertiärluft 53 induziert
werden können,
wird das Mischen zwischen der Tertiärluft und dem Kohlenstaub zeitlich
beschleunigt und eine NOx-reduzierende
Zone verengt.
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Beispielsweise
wurde unter Verwendung des in 1(c) gezeigten
Brenners (das Ende der Führungsplatte 30 befindet
sich an einer Stelle, die sich 10 mm in Brennerachsenrichtung stromauf
vom Ende der Führungshülse 20 befindet)
ein Verbrennungsversuch bei einem Kohlezuführmassenstrom von 500 kg/h
ausgeführt.
Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt. Zu dieser Zeit betrug die
NOx-Konzentration an dem in 1(b) gezeigten
Verbrennungsofenauslass des Brenners 103 ppm (6% Sauerstoffkonzentrationsbasis),
während
die NOx-Konzentration
durch den in 1(c) gezeigten Brenner 107 ppm
(6% Sauerstoffkonzentrationsbasis) auf der Basis des gleichen unverbrannten
Kohlenstoffgehalts betrug, während
die NOx-Bildung stärker
anstieg als in dem Fall, in welchem die Führungsplatte 30 weiter
stromab vom Ende der Hülse
in der Brennerachsrichtung angeordnet ist.
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Unter
Bezugnahme auf 3 wird als nächstes eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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3 ist
eine Schnittansicht eines Kohlenstaubbrenners der zweiten Ausgestaltung.
Diese Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten gemäß 1(a) und 1(b) dadurch, dass ein Winkel 55 der Führungsplatte 30 und
ein Winkel 56 der Führungshülse 20 jeweils
einstellbar ausgeführt
ist und der übrige Aufbau
der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform ist.
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Bei
dieser Ausgestaltung werden durch den Einstellvorgang des Winkels 55 der
Führungsplatte 30 und
des Winkels 56 der Führungshülse 20 die
Winkel der Führungsplatte 30 und
der Führungshülse 20 abhängig von
den Zufuhrmenge von Kohlenstaub, Primärluft und Verbrennungsluft
eingestellt, wodurch es möglich ist,
einen weiteren geeigneten Rezirkulationszonenbereich zu schaffen
und NOx und unverbrannten Kohlenstoff verglichen mit der ersten
Ausführungsform
effektiv zu verringern.
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Durch
Einstellen des Winkels 55 der Führungsplatte 30 auf
60° bis
90°, vorzugsweise
80° bis
90°, ist es
möglich,
die Bildung der Rezirkulationszone zwischen der Sekundärluft und
der Tertiärluft
zu unterbinden und eine große
Rezirkulationszone an einer Stromabseite der Führungsplatte 30 aus
auszubilden.
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Eine
dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 4 beschrieben.
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4 ist
eine Schnittansicht eines Düsenendabschnitts
eines Kohlenstaubbrenners der vorliegenden Ausgestaltung. Die Ausgestaltung
zeichnet sich dadurch aus, dass ein verjüngt ausgebildeter Ring 61 in
einem Abgabebereich der Sekundärluftdüse 11 als
ein Induktionselement zum Induzieren oder Führen eines Luftstroms vorgesehen
ist, der aus der Sekundärluftdüse 11 in
die Richtung radial nach außen
von der Sekundärluftdüse 11 aus,
wie in 4 gezeigt, ausgedüst wird. Der äußere Aufbau
ist in etwa der gleiche wie der der ersten Ausführungsform. Bei der vorliegenden
Ausgestaltung wird ein Effekt verursacht, nämlich dass der Ring 61 einen
Teil der Sekundärluft
zu der Außenseite
längs der
Führungshülse 20 bewegt.
Deshalb strömt
Tertiärluft 53 zu
dem Außenumfang,
wird das Mischen der Sekundärluft
und der Tertiärluft
mit Kohlenstaub in der Nähe
des Brenners verzögert,
nimmt die Sauerstoffkonzentration in der Flamme ab und expandiert
die NOx reduzierende Zone in der Flamme, wodurch es möglich ist,
NOx und unverbrannten Kohlenstoff wirksam zu verringern.
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Bei
jedem Kohlenstaubbrenner der oben beschriebenen Ausführungsform
strömt
die Sekundärluft,
da die Einrichtungen zum Ablenken der Sekundärluft, die aus der Sekundärluftdüse in einer
Richtung radial nach außen
von der Sekundärluftdüse vorgesehen
ist, in der Richtung radial nach außen, und es ist unwahrscheinlich,
dass sich eine Rezirkulationszone stromab von der Trennwand bildet,
die die Sekundärluftdüse und die Tertiärluftdüse trennt,
die an der Außenumfangsseite
der Sekundärluftdüse angeordnet
ist. Im Bereich der Rezirkulationszone wird ein Druckabfall in einer
Richtung entgegengesetzt zur Ausdüsrichtung des Luftstroms (entgegenwirkend
der Druckgradient) verursacht. Deshalb ändert sich die Luftströmung längs der
Rezirkulationszone der Strömungsrichtung
durch den entgegenwirkenden Druckgradienten, so dass aus der Rezirkulationszone
ausströmende
Luft zu der Primärluftseite
strömen
kann. Bei der vorliegenden Erfindung werden jedoch, da die Sekundärluft zu
der Richtung radial nach außen
ausgedüst
wird, die Primärluft
und die Sekundärluft
voneinander getrennt und strömen
so, wie sie getrennt sind. Deshalb wird der entgegenwirkende Druckgradient
auf der Stromabseite der Trennwand der Kohlenstaubdüse und der
Sekundärluftdüse stark,
und die im Bereich des entgegenwirkenden Druckgradienten gebildete
Rezirkulationszone weitet sich aus. In der zwischen der Primärluft und
der Sekundärluft
gebildeten Rezirkulationszone verbleibt ein Gas mit hoher Temperatur,
was die Zündung
des Kohlenstaubs und die Flamme stabilisiert. Die Ausweitung der
Rezirkulationszone begünstigt
die Zündung
des Kohlenstaubs durch das Gas mit hoher Temperatur. Da der Verbrauch
an Sauerstoff durch die Zündung
fortschreitet, dehnt sich ein Bereich einer Atmosphäre mit niedriger
Sauerstoffkonzentration in der Flamme aus, wodurch es möglich ist,
das Ausmaß der
NOx-Bildung und die Menge an unverbranntem Kohlenstoff in den Verbrennungsaschen
zu verringern.
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Da
die Stabilität
der Entzündung
von Kohlenstaub und der Flamme verbessert ist, wird außerdem erreicht,
dass die Entfernung für
die Verbrennung verkürzt
wird und die Vorrichtung selbst klein gebaut werden kann. Da die
Flamme auch in dem Fall stabil ist, in dem die Kon zentration an
Kohlenstaub gering wird, beispielsweise bei Betrieb mit niedriger
Last, wird ein möglicher
Bereich der Verbrennung von lediglich Staub durch den Kohlenstaubbrenner
ohne Unterstützung
von einer anderen Art von Brennstoff ausgeweitet.
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Eine
vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
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5 ist
eine Schnittansicht eines Kohlenstaubbrenners der vorliegenden Ausführungsform.
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Die
Ausführungsform
zeichnet sich dadurch aus, dass ein Ring 30 mit einer Ebene,
die senkrecht zu den Richtungen des Primärluftstroms und des Sekundärluftstroms
ist, an dem Endabschnitt der Trennwand 28 als Einrichtung
zum Ablenken des Sekundärluftstroms
vorgesehen ist, der aus der Sekundärluftdüse 11 in eine Richtung
radial nach außen
von der Sekundärluftdüse 11 ausgedüst wird,
und eine Rezirkulationszone auf der Stromabseite der Trennwand 28 bildet,
wie es in 7 gezeigt ist. Der übrige Aufbau
ist im Wesentlichen der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform.
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In 5 wird
der Ring 30 von einem inneren Ring 301, der auf
der Seite der Kohlenstaubdüse 10 ausgebildet
ist, und einem äußeren Ring 302 gebildet,
der sich auf der Seite der Sekundärluftdüse 11 befindet. Der
Ring 30 verursacht in der Primärluft und der Sekundärluft Turbulenz,
wodurch sich die stromab von dem Ring 30 gebildete Rezirkulationszone
entwickelt. Bei der vierten Ausführungsform
sind außerdem
die Positionen des inneren Rings 301 und des äußeren Rings 302 voneinander
in Strömungsrichtung
getrennt. Als Folge tritt in der Rezirkulationszone, die stromab
von dem Ring 30 gebildet wird, ein Verschieben (oder eine
Differenz) in der Strömungsrichtung
zwischen der Kohlenstaubstromseite und der Luftstromseite auf, und
die Rezirkulationszone 31 wird so gebildet, dass sie sich
in Strömungsrichtung
erstreckt, so dass das Gas aus der Stromabseite zurückgeführt wird.
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Auf
diese Weise kann der Rezirkulationszonenbereich ausgeweitet werden,
und der Bereich der Atmosphäre
mit niedriger Sauerstoffkonzentration in der Flamme kann ebenfalls
ausgeweitet werden, so dass das Ausmaß der NOx-Bildung und die Menge
an unverbranntem Kohlenstoff in der Verbrennungsasche wirksam verringert
werden können.
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Es
ist weiterhin möglich,
die Zündung
des Kohlenstaubs und die Stabilität der Flamme zu verbessern und
die für
die Verbrennung erforderliche Distanz zu verkürzen. Da die Flamme auch in
dem Fall stabilisiert ist, in dem die Konzentration an Kohlenstaub
abnimmt, wie dies bei einer Verbrennung bei niedriger Last der Fall
ist, kann auch ein Bereich ausgeweitet werden, in dem es möglich ist,
nur Kohlenstaub durch den Kohlenstaubbrenner zu verbrennen.
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Eine
fünfte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
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6 ist
eine Schnittansicht eines Kohlenstaubbrenners der vorliegenden Ausführungsform.
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Die
Ausführungsform
zeichnet sich dadurch aus, dass der Ring 30 an dem Endabschnitt
der Trennwand 28 mit einem Teil 303 großer Dicke
(beispielsweise 10 mm dick) an der Sekundärluftdüsen-Innenwandseite des Rings 30 als
Einrichtung zum Ablenken eines Sekundärluftstroms vorgesehen wird,
der aus der Sekundärluftdüse 11 in
einer Richtung radial nach außen
von der Sekundärluftdüse 11 ausgedüst wird,
wobei eine Rezirkulationszone auf einer Stromabseite der Trennwand 28 gebildet
wird, wie es in 6 gezeigt ist. Der übrige Aufbau
ist in etwa der gleiche wie der der vierten Ausführungsform.
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Bei
der fünften
Ausführungsform
ist der Strömungsweg
der Sekundärluftdüse 11 durch
das Teil 303 mit großer
Dicke verengt, wird die Geschwindigkeit der Sekundärluft erhöht, wenn
sie an dem Teil 303 mit großer Dicke vorbeigeht, trifft
die Luft auf den äußeren Ring 302 und
wird dann in Radialrichtung nach außen abgestrahlt. Als Folge
ist es möglich,
eine vergrößerte Rezirkulationszone 31 auszubilden
und den Bereich einer Atmosphäre
mit niedriger Sauerstoffkonzentration in der Flamme auszudehnen,
so dass ein Ausmaß der NOx-Bildung
und die Menge an unverbrannter Kohle in der Verbrennungsasche wirksam
verringert werden kann, während
es möglich
ist, die Zündung
des Kohlenstaubs und die Stabilität der Flamme zu verbessern.
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Sowohl
bei der vierten als auch bei der fünften Ausführungsform ist weiterhin der äußere Ring 302 des Rings 30 als
gleichförmiger
Ring ausgebildet, während
der Ring 302 jedoch eine eingekerbte Form und/oder eine
konkav-konvexe Form am Außenumfang
eines Endteils hat, falls dies erforderlich ist. Indem er mit dieser Form
ausgebildet wird, kann die thermische Verformung des Rings eingeschränkt werden,
und außerdem nimmt
die Turbulenz stromab vom äußeren Ring 302 zu,
während
sich die Rezirkulationszone weiter entwickelt. Ferner kann zusätzlich zu
dem äußeren Ring 302 die
konkav-konvexe Einkerbung in dem Innenring 301 ausgebildet
werden.
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Eine
sechste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 7 beschrieben.
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7 ist
eine Schnittansicht eines Kohlenstaubbrenners der vorliegenden Ausführungsform.
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Die
Ausführungsform
zeichnet sich dadurch aus, dass der Ring 30 als Mittel
zum Ablenken eines Sekundärluftstroms
vorgesehen wird, der aus der Sekundärluftdüse 11 zu der äußeren Umfangsseite
der Sekundärluftdüse 11 ausgedüst wird
und eine Rezirkulationszone auf der Stromabseite der Trennwand 28 bildet,
und dass eine Vielzahl von Verengungsabschnitten 65, die
den Strömungsweg
in der Nähe
des Auslasses der Sekundärluftdüse verengen,
in der Umfangsrichtung vorgesehen ist, wie es in 7 gezeigt
ist. Der übrige
Aufbau ist in etwa der gleiche wie der bei der vierten Ausführungsform.
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Bei
der sechsten Ausführungsform
erhält
die Sekundärluft
eine größere Geschwindigkeit
durch die Verengungsabschnitte 65b und der Luftstrom wird
durch den erweiterten Abschnitt ohne die Verengungsabschnitte 65b verteilt,
wodurch es möglich
ist, eine konstante Turbulenz mit einer relativ großen Frequenz
zu erzeugen. Deshalb entwickelt sich die Rezirkulationszone 31,
die auf der Stromabseite ausgebildet wird. Ferner trifft die Sekundärluft, deren
Geschwindigkeit durch die Verengungsabschnitte 65b erhöht wird,
auf den äußeren Ring 302 auf,
wodurch die Strömungsgeschwindigkeit,
die in die Richtung radial nach außen gerichtet ist, erhöht werden
kann. Deshalb wird Sekundärluft
aus dem Kohlenstaub abgetrennt, der an einem zentralen Abschnitt
des Brenners strömt
und das Mischen der Sekundärluft
und der Tertiärluft
mit dem Kohlenstaub kann verzögert
werden, wodurch sich die NOx reduzierende Zone in der Flamme ausdehnt,
die Menge der NOx-Bildung und von unverbranntem Kohlenstoff in den
Verbrennungsaschen wirksam verringert werden kann und es möglich ist,
die Zündung
des Kohlenstaubs und die Stabilität der Flamme zu verbessern.
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Wie
vorstehend erwähnt,
strömt
nach der vorliegenden Erfindung, da die Strömungsverschiebeeinrichtung
zum Ablenken der Sekundärluft
vorgesehen ist, die von der Sekundärluftdüse in eine Richtung radial nach
außen
von der Sekundärluftdüse ausgedüst wird,
die Sekundär luft
in die Richtung radial nach außen,
bewegt sich die Rezirkulationszone, die stromab von der Trennwand
zwischen der Kohlenstaubdüse
und der Sekundärluftdüse gebildet
wird, in die Richtung radial nach außen und kann die Größenordnung
somit gesteigert werden. Als Folge wird die Vermischung von Kohlenstaub
mit Sekundärluft
und Tertiärluft
in der Nähe
des Brenners unterdrückt,
verbrennt der Kohlenstaub im Zustand einer Atmosphäre mit niedriger
Sauerstoffkonzentration in der Nähe
des Brenners und kann die NOx-Bildung wirksam verringert werden.