EP0608691A1 - Method for energy production from solid fuels and combination burner for various fuels - Google Patents
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- EP0608691A1 EP0608691A1 EP94100217A EP94100217A EP0608691A1 EP 0608691 A1 EP0608691 A1 EP 0608691A1 EP 94100217 A EP94100217 A EP 94100217A EP 94100217 A EP94100217 A EP 94100217A EP 0608691 A1 EP0608691 A1 EP 0608691A1
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- F23K1/00—Preparation of lump or pulverulent fuel in readiness for delivery to combustion apparatus
Definitions
- the invention relates to a method for generating energy by burning solid fuels such as hard coal, which is ground and then burned in the flame of a burner in the boiler.
- the invention also relates to a combination burner with a boiler, which is equipped with both an oil / gas burner and a dust burner, the solid fuel supply as well as oil or gas supply being regulated automatically and solid fuel processing and automated supply being provided for carrying out the method.
- So-called coal dust furnaces are known.
- the air laden with coal dust is conveyed to the burners by a fan, through which it is blown into the boiler at the top or on the sides.
- Second air is supplied through special openings or along the burner, so that vortices are as violent as possible.
- a disadvantage of these known furnaces is that they are cumbersome to regulate and sensitive to the quality of the coal.
- Another disadvantage is that the fine-grained dust resulting from the combustion of the coal dust remains partially in the boiler, particularly in the case of horizontal tube boilers, so that it constitutes a hindrance.
- the main problem with such burners is the power control, because such burners operated with pulverized coal cannot easily be reduced in performance.
- the invention is therefore based on the object of creating a power control which can be adapted to the requirements with the lowest possible emission of pollutants.
- the object is achieved in that the raw product is metered and conveyed evenly into a classifier mill, where it is ground undried together with limestone to a fineness of dust and then pneumatically to the dust burner after discharge via the mill air and is transported into the boiler, that the fuel supply to the electrically ignited oil or gas flame is switched off after a start of a few seconds and is only switched on again automatically in the event of faults in the solids area, and that the dust burner is regulated by the mill throughput.
- Such a method enables the operation of such coal dust boilers closely adapted to the needs.
- a higher comminution is achieved at a lower output and a smaller comminution at a higher output, as a result of which the burner output is automatically adapted, ie reduced or increased.
- a low NO x emission can be achieved because the use of the low mill air enables a high loading in the burner's dust inlet to be achieved.
- good desulphurization takes place because the high degree of fineness ensures that the sulfur is integrated into the ash to ensure that the flame is formed.
- an optimum O2 concentration corresponding to the firing performance is operated, whereby fluctuating qualities in the solid fuel are compensated for. This also makes it possible to adapt the company to external conditions in this area.
- a particularly favorable comminution and the reduction of the proportion of the fuel with a larger diameter described above is particularly observed according to the invention if the raw product and the limestone are impact crushed, preferably impact crushing in two stages.
- This double impact crushing is achieved in that the coal grains first hit the rotating bars of the mills in order to be thrown by them against the wall of the mill, where they are again subjected to crushing.
- the combustion output is brought to maximum output, the combustion is operated with approximately twice the excess air, so that the speeds in the convection part become significantly higher than in the design point. In this operating state, the dust deposits are blown away. After a set time, the system switches back to normal control mode and the boiler can be operated properly again.
- a combination burner is used, the boiler of which has both an oil and a dust burner and which has a solid fuel preparation via an automatically controllable solid fuel supply.
- the automatic power control is made possible by the fact that the dust burner is pneumatically connected to a classifier mill with an integrated and adjustable dynamic classifier, that the oil flame or the oil burner can be switched electrically and depending on the solids supply, and that the classifier is designed to be controllable depending on the combustion output is.
- the appropriate design of the classifier mill with the adjustable dynamic classifier gives the possibility of regulating the fuel supply in such a way that the firing capacity is also regulated. Grinding is varied according to the mill throughput, which is equivalent to the burner output. At low power, high Grinding fineness and with high output a low grinding fineness adjusted and maintained.
- the invention provides that the classifier mill is preceded by a metering container, which is arranged on a metering conveyor and a blower cell rotary valve rotating at a constant speed, which in turn is acted upon by a fuel entry fan.
- the classifier mill is evenly loaded with the appropriate design, because both the fuel and the limestone can be stored in the proportioning tank in the dosing tank.
- the mixture first falls onto the metering conveyor via the metering container, whereby a first leveling is achieved.
- the mixture then passes through the metering conveyor into the blow-through rotary valve rotating at the same and constant speed.
- This blow-through rotary valve is acted upon by a fuel inlet blower, so that the mixture, which has the appropriate grain size, can be blown into the classifier mill via the corresponding compressed air.
- the classifier mill is additionally acted on from below by a mill air blower. This ensures the necessary amount of air for the classifying effect, the shredding process and the dust discharge.
- the fuel grains are first crushed in the classifier mill and then discharged by the classifier after the crushing effect has been completed and satisfactory.
- Pneumatic transport takes place via the mill air to the dust burner and from there into the interior of the boiler. Due to the low mill air, a high load is achieved in the fuel inlet of the burner, which in turn allows the already mentioned low NO x emissions to be maintained.
- the burner or the combustion output can be regulated by regulating the classifier or the classifier mill.
- the classifier mill is designed as a strip mill.
- the individual grains are thus blown into the classifier mill via the rotating blow-through rotary valve, where the individual grains first hit the bars and are first crushed here.
- the crushed grains are then thrown against the wall of the mill via the bars, where a further crushing process takes place. Only then is the end product available, which is either discharged through the classifier or returned to the shredding process.
- the burner output control has an override control, this override control effectively preventing the maximum permissible firing output from being exceeded, even when the fuel quality fluctuates.
- this override control effectively preventing the maximum permissible firing output from being exceeded, even when the fuel quality fluctuates.
- further boiler operation is made possible without the maximum permitted exhaust gas temperature upstream of the fabric filter being exceeded and the firing being switched off.
- the invention is characterized in that a method and a combination burner are created which enable a largely regulated operation of such a boiler.
- the undried coal is dosed and fed to the classifier mill, where the fine grinding is carried out.
- This classifier mill is a bar mill, in which the coal is crushed once by the bars and secondly by the impact on the wall of the mill.
- the classifier then separates at 63 ⁇ m, whereupon the coarse grain falls back into the mill, while the finer grain is fed to the burner in a targeted manner.
- the power is regulated via the classifier mill or this is adjusted again according to the supply of coal and air.
- the boiler (1) shown in FIG. 1 is a horizontal tube boiler in which dust coal is burned.
- This boiler (1) is a combination boiler, or rather an oil / coal combination burner system. Accordingly, the boiler is equipped with an oil burner (2), a gas burner (3) and a dust burner (4). Oil burners (2) and gas burners (3) are alternatively in operation.
- the boiler (1) is equipped with a boiler circuit pump (6) via which the water circuit works.
- the mixing valve (7) and the non-return valve (8) enable targeted operation or supply to the consumer.
- the combustion air blower (10) supplies the required combustion air, whereby the combustion air can be supplied to the burners (2, 3, 4) in a targeted manner via the distributor (12) and the control flaps (11).
- oil ignition is used to ignite the dust fire.
- the oil burner (2) is supplied via the oil pump (14), with the oil filter (15) and the oil control valve (16) and the solenoid valve (17) being able to control the oil burner (2) in a targeted manner.
- the oil or gas flame is ignited electrically here.
- the solid fuel i.e. the coal is conveyed to the shredder.
- the oil or gas supply is switched off and the combustion of combustion dust takes place in a controlled manner.
- the dust burner (4) switches off automatically and the oil burner (2) is switched on. If the fault is remedied and acknowledged, the dust burner (4) is automatically switched on again and the fuel is supplied via the solid fuel side.
- the solid fuel side first of all includes the dosing tank (19) in which fuel, ie coal and limestone, are kept. If required, the appropriate substances, ie coal and limestone, are transferred from the metering conveyors (20) which they are conveyed evenly into the blow-through rotary valve (21).
- the blow-through rotary valve (21) is pneumatically connected to the fuel inlet fan (22) so that the fuel mixture is pneumatically transported through the corresponding line to the classifier mill (24). This is undried fine coal, which can be metered into the classifier mill (24) in this way, where the fine comminution then takes place.
- the classifier mill (24) is usually switched so that the fine dust leaving it has a fineness of less than 63 ⁇ m.
- the discharge is achieved by the mill air blower (23).
- the classifier mill is a bar mill in which the coal is crushed once by the bars and secondly by impact on the wall of the mill.
- the classifier ensures the separation at just 63 ⁇ m, whereupon the coarse grain falls back into the classifier mill (24), while the finer grain is fed to the dust burner (4) and thus to the boiler (1).
- the classifier mill (24) or already through the blow-through rotary valve (21) can be partitioned off from the fuel entry blower (22) by the explosion safety valve (25) and thus secured.
- the granular raw coal enters at the housing entrance (26), the remaining air from the mill air blower (23) entering the housing of the classifier mill (24) via the housing entrance (27).
- the dust burner (4) is controlled so that an optimal O2 concentration is available so that fluctuating qualities in the solid are balanced. Via the automatic boiler cleaning by temporarily shutting down of the burner and subsequent start-up has already been reported earlier. Otherwise the operation of the boiler (1) corresponds to the usual boiler. However, a temperature sensor (35) is provided at the smoke-side outlet of the boiler, via which a supplementary control of the boiler is possible.
- the flue gases leaving the boiler (1) leave the boiler and flow through the fabric filter (30).
- the fine constituents of the dust are separated and taken up at regular intervals by the filter discharge screw (31) and discharged through the rotary valve (32).
- the classifier mill enables precise output control of the boiler (1). With a lower output, there is a higher size reduction, i.e. thus a greater fineness of the fuel discharged at the sifter discharge (28). With less comminution, a higher output is achieved, so that overall, partial load operation is advantageously also safe.
- the core is certainly to be seen in the fact that the entire power control is effected via the classifier or the classifier mill (24).
- coal is processed without drying, because in the classifier mill it is also possible, at least indirectly, to separate the solid from water.
- the water then takes part in the process in the form of water vapor, so that the risk of dust explosions and deflagration is significantly reduced.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energiegewinnung durch Verbrennen von festen Brennstoffen wie Steinkohle, die aufgemahlen und dann in der Flamme eines Brenners im Kessel verbrannt wird. Die Erfindung betrifft außerdem einen Kombibrenner mit einem Kessel , der sowohl mit einem Öl-/Gasbrenner wie einem Staubbrenner ausgerüstet ist, wobei die Feststoffbrenngutzufuhr ebenso wie Öl- oder Gaszufuhr automatisch geregelt und eine Festbrennstoffaufbereitung und automatisierte-Zufuhr vorgesehen sind zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for generating energy by burning solid fuels such as hard coal, which is ground and then burned in the flame of a burner in the boiler. The invention also relates to a combination burner with a boiler, which is equipped with both an oil / gas burner and a dust burner, the solid fuel supply as well as oil or gas supply being regulated automatically and solid fuel processing and automated supply being provided for carrying out the method.
Sogenannte Kohlenstaubfeuerungen sind bekannt. Die mit Kohlenstaub beladene Luft wird durch ein Gebläse zu den Brennern befördert, durch die hindurch sie oben oder an den Seiten in den Kessel eingeblasen wird. Zweitluft wird durch besondere Öffnungen bzw. am Brenner entlang zugeführt, so daß möglichst heftige Wirbel entstehen. Nachteilig bei diesen bekannten Feuerungen ist, daß sie in der Regelung schwerfällig und bezüglich der Qualität der Kohle empfindlich sind. Nachteilig ist außerdem, daß der durch die Verbrennung des Kohlenstaubes entstehende feinkörnige Staub insbesondere bei liegenden Rohrkesseln teilweise im Kessel verbleibt, so daß er eine Behinderung darstellt. Hauptproblem ist aber bei derartigen Brennern die Leistungsregelung, weil derartige mit Kohlenstaub betriebene Brenner nicht ohne weiteres in der Leistung reduziert werden können.So-called coal dust furnaces are known. The air laden with coal dust is conveyed to the burners by a fan, through which it is blown into the boiler at the top or on the sides. Second air is supplied through special openings or along the burner, so that vortices are as violent as possible. A disadvantage of these known furnaces is that they are cumbersome to regulate and sensitive to the quality of the coal. Another disadvantage is that the fine-grained dust resulting from the combustion of the coal dust remains partially in the boiler, particularly in the case of horizontal tube boilers, so that it constitutes a hindrance. The main problem with such burners, however, is the power control, because such burners operated with pulverized coal cannot easily be reduced in performance.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine möglichst dem Bedarf anpaßbare Leistungsregelung bei geringstmöglichem Schadstoffausstoß zu schaffen.The invention is therefore based on the object of creating a power control which can be adapted to the requirements with the lowest possible emission of pollutants.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rohprodukt dosiert und gleichmäßig in eine Sichtermühle gefördert wird, wo es ungetrocknet zusammen mit Kalkstein auf Staubfeinheit gemahlen und dann nach dem Austragen über die Mühlenluft pneumatisch zum Staubbrenner und in den Kessel transportiert wird, daß die Brennstoffversorgung der elektrisch gezündeten Öl- oder Gasflamme nach einem Anlauf von wenigen Sekunden abgestellt und nur bei Störungen im Feststoffbereich automatisch wieder eingeschaltet wird und daß der Staubbrenner über die Mühlendurchsatzleistung leistungsgeregelt wird.The object is achieved in that the raw product is metered and conveyed evenly into a classifier mill, where it is ground undried together with limestone to a fineness of dust and then pneumatically to the dust burner after discharge via the mill air and is transported into the boiler, that the fuel supply to the electrically ignited oil or gas flame is switched off after a start of a few seconds and is only switched on again automatically in the event of faults in the solids area, and that the dust burner is regulated by the mill throughput.
Ein derartiges Verfahren ermöglicht den Betrieb derartiger Kohlenstaubkessel eng an den Bedarf angepaßt. Durch die Änderung der Mühlendurchsatzleistung in der vorgesehenen Form wird bei kleinerer Leistung eine höhere Zerkleinerung und bei höherer Leistung eine geringere Zerkleinerung bewirkt, wodurch automatisch auch die Leistung des Brenners angepaßt wird, d. h. reduziert oder auch gesteigert wird. Darüber hinaus ist überraschend eine niedrige NOX-Emission zu erreichen, weil durch den Einsatz der geringen Mühlenluft eine hohe Beladung im Brennstaubeintritt des Brenners erreicht werden kann. Schließlich erfolgt eine gute Entschwefelung, weil aufgrund der hohen Mahlfeinheit eine die Einbindung des Schwefels in die Asche sichernde Flammengestaltung erreicht wird.Such a method enables the operation of such coal dust boilers closely adapted to the needs. By changing the mill throughput in the form provided, a higher comminution is achieved at a lower output and a smaller comminution at a higher output, as a result of which the burner output is automatically adapted, ie reduced or increased. In addition, surprisingly, a low NO x emission can be achieved because the use of the low mill air enables a high loading in the burner's dust inlet to be achieved. Finally, good desulphurization takes place because the high degree of fineness ensures that the sulfur is integrated into the ash to ensure that the flame is formed.
Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß regelungstechnisch eine der Feuerungsleistung entsprechende optimale O₂-Konzentration gefahren wird, wodurch schwankende Qualitäten im Festbrennstoff ausgeglichen werden. Damit wird auch in diesem Bereich eine Anpassung des Betriebes an äußere Gegebenheiten möglich.According to an expedient embodiment of the invention, it is provided that, in terms of control technology, an optimum O₂ concentration corresponding to the firing performance is operated, whereby fluctuating qualities in the solid fuel are compensated for. This also makes it possible to adapt the company to external conditions in this area.
Weiter oben ist bereits erläutert worden, daß eine Einbindung des Schwefels in die Flugasche durch die hohe Mahlfeinheit möglich ist, wobei mit der Kohle gleichzeitig Kalkstein zerkleinert und damit in die Feuerung eingetragen wird. Gemäß der Erfindung ist nun vorgesehen, daß Rohprodukt und Kalkstein gemeinsam auf < 63 µm zerkleinert werden. Eine solche Mahlfeinheit ist mit geeigneten Mühlen erreichbar, wobei sich hier eine Sichtermühle als besonders zweckmäßig herausgestellt hat, wobei vorteilhaft ist, daß die Grenze von 63 µm sicher eingehalten werden kann. Aufgrund dieser hohen Mahlfeinheit ist es möglich, absorptive Reaktionen mineralischer Bestandteile zu erzeugen, die eine optimale Schwefeleinbindung sicherstellen. Der in die Mühle integrierte Sichter ermöglicht es, nur einen geringen Anteil Brennstaub größeren Durchmessers zu erzeugen, weil dies durch entsprechende Auslegung der Mühle erreicht werden kann. Aufgrund der großen Oberfläche des erzeugten Staubes trocknen die Kohlenpartikel durch Ablösen der feuchten Bestandteile und entgasen, während sie die Flamme passieren. Damit wird ein Aktivkoks erzeugt, der z.B. SO₂ absorbiert.It has already been explained above that an integration of the sulfur into the fly ash is possible due to the high grinding fineness, limestone being crushed at the same time with the coal and thus being introduced into the furnace. According to the invention it is now provided that the raw product and limestone are crushed together to <63 microns. Such grinding fineness can be achieved with suitable mills, a classifier mill being used here has particularly expedient, it being advantageous that the limit of 63 microns can be safely adhered to. Due to this high fineness of grinding, it is possible to generate absorptive reactions of mineral components, which ensure optimal sulfur binding. The classifier integrated in the mill makes it possible to generate only a small proportion of fuel dust of larger diameter because this can be achieved by designing the mill accordingly. Due to the large surface area of the dust generated, the carbon particles dry by detaching the moist components and degassing as they pass through the flame. This produces an activated coke that absorbs SO₂, for example.
Eine besonders günstige Zerkleinerung und die weiter oben geschilderte Verringerung des Anteiles des Brennstoffes mit größerem Durchmesser wird insbesondere erfindungsgemäß eingehalten, wenn das Rohprodukt und der Kalkstein prallzerkleinert, vorzugsweise zweistufig prallzerkleinert werden. Diese doppelte Prallzerkleinerung wird dadurch erreicht, daß die Kohlekörner zunächst auf die rotierenden Leisten der Mühlen prallen, um von diesen gegen die Wandung der Mühle geschleudert zu werden, wo sie ein weiteres Mal auf Zerkleinerung beansprucht werden.A particularly favorable comminution and the reduction of the proportion of the fuel with a larger diameter described above is particularly observed according to the invention if the raw product and the limestone are impact crushed, preferably impact crushing in two stages. This double impact crushing is achieved in that the coal grains first hit the rotating bars of the mills in order to be thrown by them against the wall of the mill, where they are again subjected to crushing.
Zur Regelung des Kessels ist es möglich, bei Erreichen einer maximal zulässigen Rauchgastemperatur am Kesselende die Feuerungsleistung des Brenners insgesamt über die Rauchgastemperatur zu regeln. Damit wird sichergestellt. daß die maximal zulässige Gastemperatur für die nachgeschaltete Filteranlage und/oder die maximal zulässige Feuerungsleistung bei unbeabsichtigt höherem Heizwert des Einsatzbrennstoffes nicht überschritten werden. Dieses Verfahren bringt also gleichzeitig eine zusätzliche Sicherung der Anlage selbst.To control the boiler, it is possible to regulate the overall burner output via the smoke temperature when the maximum permitted flue gas temperature is reached at the end of the boiler. This ensures. that the maximum permissible gas temperature for the downstream filter system and / or the maximum permissible firing capacity in the event of an unintentionally higher calorific value of the feed fuel are not exceeded. At the same time, this procedure brings additional security to the system itself.
Insbesondere bei liegenden Rohrkesseln treten wie schon erwähnt Probleme im Kessel durch sich absetzenden Staub auf. Der Kessel muß von daher in gewissen Abständen gereinigt werden. Hier ist gemäß der Erfindung eine automatische und den Betrieb nicht belastende Kesselreinigung möglich, indem der Brenner zur Kesselreinigung kurzzeitig und bis zum Absinken der Kesselvorlauftemperatur um mindestens 5o C abgeschaltet wird, um dann auf Maximalleistung gebracht zu werden, wobei die Verbrennung mit ungefähr doppeltem Luftüberschuß betrieben wird. Bei Erreichen einer entsprechenden Abgastemperaturcharakteristik in Abhängigkeit der Feuerungsleistung wird dementsprechend die Feuerungsleistung auf Minimum reduziert oder der Brenner gar ganz abgeschaltet. Dies geht so lange, bis ein größerer Wärmebedarf gefordert wird, z.B. die Kesselvorlauftemperatur um mindestens 5o C abgesunken ist. Danach wird die Feuerungsleistung auf Maximalleistung gefahren, die Verbrennung mit ungefähr doppeltem Luftüberschuß betrieben, so daß die Geschwindigkeiten im Konvektionsteil wesentlich größer werden, als im Auslegungspunkt. In diesem Betriebszustand werden die Flugstaubabgelagerungen weggeblasen. Nach einer eingestellten Zeit wird wieder auf normalen Regelbetrieb umgeschaltet und der Kessel ist wieder einwandfrei zu fahren.Especially with horizontal tube boilers, as mentioned above, problems arise in the boiler due to dust settling out. The boiler must therefore be cleaned at regular intervals. Here, according to the invention, an automatic boiler cleaning which does not burden the operation is possible by the burner for boiler cleaning is switched off briefly and until the boiler flow temperature drops by at least 5 o C, in order to then be brought to maximum output, the combustion being operated with approximately twice the excess air. When a corresponding exhaust gas temperature characteristic is reached as a function of the combustion output, the combustion output is accordingly reduced to a minimum or the burner is even switched off completely. This continues until a greater heat requirement is required, e.g. the boiler flow temperature has dropped by at least 5 o C. Then the combustion output is brought to maximum output, the combustion is operated with approximately twice the excess air, so that the speeds in the convection part become significantly higher than in the design point. In this operating state, the dust deposits are blown away. After a set time, the system switches back to normal control mode and the boiler can be operated properly again.
Zur Durchführung des Verfahrens dient ein Kombibrenner, dessen Kessel sowohl einen Öl- wie auch einen Staubbrenner aufweist und der über eine automatisch regelbare Feststoffbrenngutzufuhr, eine Festbrennstoffaufbereitung vorhanden sind. Die automatische Leistungsregelung wird dadurch möglich, daß der Staubbrenner mit einer Sichtermühle mit integriertem und einstellbarem dynamischen Sichter pneumatisch verbunden ist, daß die Ölflamme bzw. der Ölbrenner elektrisch und in Abhängigkeit von der Feststoffzufuhr schaltbar ist und daß der Sichter in Abhängigkeit von der Feuerungsleistung regelbar ausgebildet ist. Die entsprechende Ausbildung der Sichtermühle mit dem einstellbaren dynamischen Sichter gibt die Möglichkeit, die Brennstoffzufuhr so zu regulieren, daß darüber auch die Feuerungsleistung geregelt wird. Die Aufmahlung wird entsprechend der Mühlendurchsatzleistung, dies ist gleichzusetzen der Brennerleistung variiert. Bei kleiner Leistung wird eine hohe Mahlfeinheit und bei großer Leistung eine niedrige Mahlfeinheit eingeregelt und eingehalten.To carry out the process, a combination burner is used, the boiler of which has both an oil and a dust burner and which has a solid fuel preparation via an automatically controllable solid fuel supply. The automatic power control is made possible by the fact that the dust burner is pneumatically connected to a classifier mill with an integrated and adjustable dynamic classifier, that the oil flame or the oil burner can be switched electrically and depending on the solids supply, and that the classifier is designed to be controllable depending on the combustion output is. The appropriate design of the classifier mill with the adjustable dynamic classifier gives the possibility of regulating the fuel supply in such a way that the firing capacity is also regulated. Grinding is varied according to the mill throughput, which is equivalent to the burner output. At low power, high Grinding fineness and with high output a low grinding fineness adjusted and maintained.
Um die Investitionskosten möglichst gering zu halten, andererseits aber auch einen einwandfreien Betrieb zu erreichen, ist vorgesehen, daß als Öl- oder Gasbrenner sowie Ölstrecke und Gasstrecke handelsübliche Brenner eingesetzt sind. Diese Einrichtungen entsprechen in ihrer Ausführung handelsüblichen Industriebrennern, wobei sie den jeweiligen Öl- bzw. Gassorten gut angepaßt werden können. Damit ist die notwendige Vielseitigkeit gegeben, andererseits aber auch ein gleichmäßiger Betrieb gesichert.In order to keep the investment costs as low as possible, but on the other hand also to achieve trouble-free operation, it is provided that commercially available burners are used as the oil or gas burner as well as the oil path and gas path. The design of these devices corresponds to that of commercially available industrial burners, whereby they can be easily adapted to the respective types of oil or gas. This ensures the necessary versatility, but also ensures smooth operation.
Besonders wichtig ist, daß der Betrieb der Sichtermühle durch gleichmäßige Brennstoffzufuhr immer gewährleistet ist. Hierzu sieht die Erfindung vor, daß der Sichtermühle ein Dosiervorlagebehälter vorgeordnet ist, der auf einen Dosierförderer und einer mit konstanter Drehzahl rotierenden Durchblaszellenradschleuse aufgebend angeordnet ist, die ihrerseits über ein Brennstoffeintragsgebläse beaufschlagt ist. Die Sichtermühle wird bei entsprechender Auslegung gleichmäßig beschickt, weil im Dosiervorlagebehälter sowohl der Brennstoff wie auch der Kalkstein vorgehalten werden können und zwar in den vorgesehenen Anteilen. Über den Dosiervorlagebehälter fällt das Gemisch zunächst auf den Dosierförderer, wodurch eine erste Vergleichmäßigung erreicht ist. Über den Dosierförderer gelangt das Gemisch dann in die mit gleicher und konstanter Drehzahl rotierende Durchblaszellenradschleuse. Diese Durchblaszellenradschleuse ist durch ein Brennstoffeintragsgebläse beaufschlagt, so daß über die entsprechende Druckluft das Gemisch, das in entsprechender Körnung vorliegt, in die Sichtermühle eingeblasen werden kann. Die Sichtermühle wird erfindungsgemäß zusätzlich von unten her über ein Mühlenluftgebläse beaufschlagt. Dadurch ist sowohl für die Sichterwirkung, den Zerkleinerungsprozeß als auch den Staubaustrag die notwendige Luftmenge sichergestellt. Die Brennstoffkörner werden in der Sichtermühle zunächst zerkleinert und dann nach abgeschlossenem und zufriedenstellendem Zerkleinerungseffekt durch den Sichter ausgetragen. Über die Mühlenluft erfolgt der pneumatische Transport bis zum Staubbrenner und von dort in das Kesselinnere. Durch die geringe Mühlenluft wird eine hohe Beladung im Brennstoffeintritt des Brenners erreicht, wodurch wiederum die schon erwähnte niedrige NOX-Emission eingehalten werden kann. Darüber hinaus kann durch Regelung des Sichters bzw. der Sichtermühle der Brenner bzw. die Feuerungsleistung geregelt werden.It is particularly important that the operation of the classifier mill is always guaranteed by an even supply of fuel. For this purpose, the invention provides that the classifier mill is preceded by a metering container, which is arranged on a metering conveyor and a blower cell rotary valve rotating at a constant speed, which in turn is acted upon by a fuel entry fan. The classifier mill is evenly loaded with the appropriate design, because both the fuel and the limestone can be stored in the proportioning tank in the dosing tank. The mixture first falls onto the metering conveyor via the metering container, whereby a first leveling is achieved. The mixture then passes through the metering conveyor into the blow-through rotary valve rotating at the same and constant speed. This blow-through rotary valve is acted upon by a fuel inlet blower, so that the mixture, which has the appropriate grain size, can be blown into the classifier mill via the corresponding compressed air. According to the invention, the classifier mill is additionally acted on from below by a mill air blower. This ensures the necessary amount of air for the classifying effect, the shredding process and the dust discharge. The fuel grains are first crushed in the classifier mill and then discharged by the classifier after the crushing effect has been completed and satisfactory. Pneumatic transport takes place via the mill air to the dust burner and from there into the interior of the boiler. Due to the low mill air, a high load is achieved in the fuel inlet of the burner, which in turn allows the already mentioned low NO x emissions to be maintained. In addition, the burner or the combustion output can be regulated by regulating the classifier or the classifier mill.
Um eine gezielte Mehrfachzerkleinerung der Brennstoffteile sicherzustellen, ist die Sichtermühle als Leistenmühle ausgebildet. Die einzelnen Körner werden somit über die rotierende Durchblaszellenradschleuse in die Sichtermühle hineingeblasen, wo die einzelnen Körner zunächst auf die Leisten prallen und hier eine erste Zerkleinerung erfahren. Über die Leisten werden die zerkleinerten Körner dann gegen die Wandung der Mühle geschleudert, wo ein weiterer Zerkleinerungsprozeß abläuft. Erst dann steht das Endprodukt zur Verfügung, das über den Sichter entweder ausgetragen oder aber in den Zerkleinerungsprozeß zurückgegeben wird.In order to ensure a targeted multiple comminution of the fuel parts, the classifier mill is designed as a strip mill. The individual grains are thus blown into the classifier mill via the rotating blow-through rotary valve, where the individual grains first hit the bars and are first crushed here. The crushed grains are then thrown against the wall of the mill via the bars, where a further crushing process takes place. Only then is the end product available, which is either discharged through the classifier or returned to the shredding process.
Die Brennerleistungsregelung verfügt erfindungsgemäß über eine Overrideregelung, wobei diese Overrideregelung ein überschreiten der maximal zulässigen Feuerungsleistung auch bei schwankender Brennstoffqualität wirksam verhindert. Andererseits wird ein weiterer Kesselbetrieb ermöglicht, ohne daß die maximal zulässige Abgastemperatur vor dem Gewebefilter überschritten und die Feuerung abgeschaltet wird.According to the invention, the burner output control has an override control, this override control effectively preventing the maximum permissible firing output from being exceeded, even when the fuel quality fluctuates. On the other hand, further boiler operation is made possible without the maximum permitted exhaust gas temperature upstream of the fabric filter being exceeded and the firing being switched off.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Verfahren und ein Kombibrenner geschaffen sind, die einen weitgehend geregelten Betrieb eines derartigen Kessels ermöglichen. Insbesondere ist eine Leistungsregelung möglich, die über die Sichtermühle abläuft. Die ungetrocknete Kohle wird dosiert der Sichtermühle zugeführt, wo die Feinstzerkleinerung vorgenommen wird. Bei dieser Sichtermühle handelt es sich um eine Leistenmühle, bei der die Kohle einmal durch die Leisten und zum Zweiten durch den Aufprall auf die Wand der Mühle zerkleinert wird. Über den Sichter erfolgt dann eine Trennung bei 63 µm, woraufhin das grobe Korn in die Mühle zurückfällt, während das feinere Korn dem Brenner zielgerichtet zugeführt wird. Die Leistungsregelung erfolgt über die Sichtermühle bzw. diese stellt sich wieder entsprechend der Zufuhr an Kohle und Luft ein. Bei kleinerer Leistung erfolgt eine höhere Zerkleinerung, d. h. also eine größere Feinheit, bei höherer Leistung erfolgt eine geringere Zerkleinerung, so daß insgesamt ein gut anpaßbarer Betrieb eines derartigen Kessels, der auch als liegender Rohrkessel ausgebildet sein kann, möglich wird.The invention is characterized in that a method and a combination burner are created which enable a largely regulated operation of such a boiler. In particular, it is possible to regulate the output, which takes place via the classifier mill. The undried coal is dosed and fed to the classifier mill, where the fine grinding is carried out. This classifier mill is a bar mill, in which the coal is crushed once by the bars and secondly by the impact on the wall of the mill. The classifier then separates at 63 µm, whereupon the coarse grain falls back into the mill, while the finer grain is fed to the burner in a targeted manner. The power is regulated via the classifier mill or this is adjusted again according to the supply of coal and air. With a lower output there is a higher size reduction, ie a greater fineness, with a higher output there is a smaller size reduction, so that overall a well adaptable operation of such a boiler, which can also be designed as a horizontal tube boiler, is possible.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigt :
- Fig. 1
- ein Schema des Kohlestaubkessels.
- Fig. 1
- a scheme of the coal dust boiler.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Kessel (1) handelt es sich um einen liegenden Rohrkessel , in dem Staubkohle verbrannt wird. Bei diesem Kessel (1) handelt es sich um einen Kombikessel oder besser gesagt um ein Kombi-Brenner-System Öl/Kohle. Dementsprechend ist der Kessel mit einem Ölbrenner (2), einem Gasbrenner (3) und einem Staubbrenner (4) ausgerüstet. Ölbrenner (2) und Gasbrenner (3) sind alternativ im Betrieb.The boiler (1) shown in FIG. 1 is a horizontal tube boiler in which dust coal is burned. This boiler (1) is a combination boiler, or rather an oil / coal combination burner system. Accordingly, the boiler is equipped with an oil burner (2), a gas burner (3) and a dust burner (4). Oil burners (2) and gas burners (3) are alternatively in operation.
Der Kessel (1) ist wie üblich mit einer Kesselkreispumpe (6) ausgerüstet, über den der Wasserkreislauf funktioniert. Über das Mischventil (7) und die Rückschlagklappe (8) ist ein gezielter Betrieb bzw. eine gezielte Versorgung des Verbrauchers möglich.As usual, the boiler (1) is equipped with a boiler circuit pump (6) via which the water circuit works. The mixing valve (7) and the non-return valve (8) enable targeted operation or supply to the consumer.
Die erforderliche Verbrennungsluft liefert das Verbrennungsluftgebläse (10), wobei über den Verteiler (12) und die Regelklappen (11) jeweils gezielt die Verbrennungsluft den Brennern (2, 3, 4) zugeführt werden kann.The combustion air blower (10) supplies the required combustion air, whereby the combustion air can be supplied to the burners (2, 3, 4) in a targeted manner via the distributor (12) and the control flaps (11).
Bei dem hier dargestellten Beispiel ist davon ausgegangen worden, daß zur Zündung der Staubfeuerung eine Ölbefeuerung erfolgt. Die notwendige Versorgung des Ölbrenners (2) erfolgt über die Ölpumpe (14), wobei über den Ölfilter (15) und das Ölregelventil (16) sowie das Magnetventil (17) eine gezielte Steuerung des Ölbrenners (2) möglich ist. Die Öl- bzw. Gasflamme wird hier elektrisch gezündet. Nach erfolgter Zündung wird der Festbrennstoff, d.h. die Kohle in die Zerkleinerungseinrichtung gefördert. Nach einer eingestellten Zeit von ca. 10 Sec. wird die Öl- bzw Gaszufuhr abgeschaltet und die Brennstaubverbrennung erfolgt leistungsgeregelt.In the example shown here, it has been assumed that oil ignition is used to ignite the dust fire. The oil burner (2) is supplied via the oil pump (14), with the oil filter (15) and the oil control valve (16) and the solenoid valve (17) being able to control the oil burner (2) in a targeted manner. The oil or gas flame is ignited electrically here. After ignition, the solid fuel, i.e. the coal is conveyed to the shredder. After a set time of approx. 10 seconds. the oil or gas supply is switched off and the combustion of combustion dust takes place in a controlled manner.
Sobald eine Störung im Systemteil Festbrennstoff, während des Betriebes mit Brennstaub, auftritt, schaltet der Staubbrenner (4) automatisch ab und der Ölbrenner (2) wird eingeschaltet. Wird die Störung beseitigt und quittiert, schaltet sich automatisch der Staubbrenner (4) wieder zu und die Versorgung mit Brennstoff erfolgt über die Festbrennstoffseite.As soon as a fault occurs in the solid fuel system part during operation with fuel dust, the dust burner (4) switches off automatically and the oil burner (2) is switched on. If the fault is remedied and acknowledged, the dust burner (4) is automatically switched on again and the fuel is supplied via the solid fuel side.
Zur Festbrennstoffseite gehört zunächst einmal der Dosiervorlagebehälter (19), in dem Brennstoff, d.h. also Kohle und Kalkstein vorgehalten werden. Bei entsprechender Anforderung werden die entsprechenden Stoffe, d.h. Kohle und Kalkstein auf den Dosierförderern (20) übergeben, von dem sie gleichmäßig in die Durchblaszellenradschleuse (21) gefördert werden. Die Durchblaszellenradschleuse (21) steht pneumatisch mit dem Brennstoffeintragsgebläse (22) in Verbindung, so daß das Brennstoffgemisch pneumatisch durch die entsprechende Leitung bis zur Sichtermühle (24) transportiert wird. Hierbei handelt es sich um ungetrocknete Feinkohle, die auf diese Art und Weise der Sichtermühle (24) dosiert zugeführt werden kann, wo dann die Feinstzerkleinerung abläuft. Dabei wird die Sichtermühle (24) in der Regel so geschaltet, daß der sie verlassende Feinststaub unter 63 µm Feinheit aufweist. Der Austrag wird durch das Mühlenluftgebläse (23) erreicht.The solid fuel side first of all includes the dosing tank (19) in which fuel, ie coal and limestone, are kept. If required, the appropriate substances, ie coal and limestone, are transferred from the metering conveyors (20) which they are conveyed evenly into the blow-through rotary valve (21). The blow-through rotary valve (21) is pneumatically connected to the fuel inlet fan (22) so that the fuel mixture is pneumatically transported through the corresponding line to the classifier mill (24). This is undried fine coal, which can be metered into the classifier mill (24) in this way, where the fine comminution then takes place. The classifier mill (24) is usually switched so that the fine dust leaving it has a fineness of less than 63 µm. The discharge is achieved by the mill air blower (23).
Bei der Sichtermühle handelt es sich um eine Leistenmühle, bei der die Kohle einmal durch die Leisten und zum Zweiten durch Aufprall auf die Wand der Mühle zerkleinert wird. Der Sichter sorgt für die Trennung eben bei 63 µm, woraufhin das grobe Korn wieder in die Sichtermühle (24) zurückfällt, während das feinere Korn dem Staubbrenner (4) und damit dem Kessel (1) zugeführt wird.The classifier mill is a bar mill in which the coal is crushed once by the bars and secondly by impact on the wall of the mill. The classifier ensures the separation at just 63 µm, whereupon the coarse grain falls back into the classifier mill (24), while the finer grain is fed to the dust burner (4) and thus to the boiler (1).
Die Sichtermühle (24) bzw. schon durch die Durchblaszellenradschleuse (21) ist gegenüber dem Brennstoffeintragsgebläse (22) durch das Explosionssicherheitsventil (25) abschottbar und damit gesichert. Der Eintritt der körnigen Rohkohle erfolgt am Gehäuseeingang (26), wobei über den Gehäuseeingang (27) die restliche Luft vom Mühlenluftgebläse (23) in das Gehäuse der Sichtermühle (24) eintritt. Am oberen Rand des Gehäuses der Sichtermühle (24) befindet sich der Sichteraustrag (28), an dem das auf 63 µm zerkleinerte Gut die Sichtermühle (24) in Richtung Staubbrenner (4) verläßt.The classifier mill (24) or already through the blow-through rotary valve (21) can be partitioned off from the fuel entry blower (22) by the explosion safety valve (25) and thus secured. The granular raw coal enters at the housing entrance (26), the remaining air from the mill air blower (23) entering the housing of the classifier mill (24) via the housing entrance (27). At the upper edge of the housing of the classifier mill (24) there is the classifier discharge (28), at which the material comminuted to 63 μm leaves the classifier mill (24) in the direction of the dust burner (4).
Der Staubbrenner (4) wird so geregelt, daß eine optimale O₂-Konzentration vorhanden ist, so daß schwankende Qualitäten im Feststoff ausgeglichen werden. Über die automatische Kesselreinigung durch zeitweises Stillsetzen des Brenners und anschließendes Hochlaufen ist weiter vorne bereits berichtet worden. Ansonsten entspricht der Betrieb des Kessels (1) dem üblicher Kessel. Allerdings ist am raucherseitigen Ausgang des Kessels ein Temperaturfühler (35) vorgesehen, über den eine ergänzende Regelung des Kessels möglich ist.The dust burner (4) is controlled so that an optimal O₂ concentration is available so that fluctuating qualities in the solid are balanced. Via the automatic boiler cleaning by temporarily shutting down of the burner and subsequent start-up has already been reported earlier. Otherwise the operation of the boiler (1) corresponds to the usual boiler. However, a temperature sensor (35) is provided at the smoke-side outlet of the boiler, via which a supplementary control of the boiler is possible.
Die den Kessel (1) verlassenden Rauchgase verlassen den Kessel und durchströmen den Gewebefilter (30). Hier werden die feinen Bestandteile des Staubes abgeschieden und in regelmäßigen Abständen durch die Filteraustragsschnecke (31) aufgenommen und durch die Zellenradschleuse (32) ausgetragen.The flue gases leaving the boiler (1) leave the boiler and flow through the fabric filter (30). Here the fine constituents of the dust are separated and taken up at regular intervals by the filter discharge screw (31) and discharged through the rotary valve (32).
Für konstanten Unterdruck im Feuerraum des Kessels (1) sorgt der drehzahlgeregelte Saugzug (33), der die Rauchgase zum Kamin (34) fördert.The speed-controlled suction (33), which conveys the flue gases to the chimney (34), ensures constant negative pressure in the combustion chamber of the boiler (1).
Die Sichtermühle ermöglicht eine genaue Leistungsregelung des Kessels (1). Bei kleiner Leistung erfolgt eine höhere Zerkleinerung, d.h. also eine größere Feinheit des am Sichteraustrag (28) ausgetragenen Brennstoffes. Bei geringerer Zerkleinerung wird eine höhere Leistung erreicht, so daß insgesamt gesehen vorteilhaft auch Teillastbetrieb sicher ist. Der Kern ist sicherlich darin zu sehen, daß über den Sichter bzw. die Sichtermühle (24) die gesamte Leistungsregelung bewirkt wird.The classifier mill enables precise output control of the boiler (1). With a lower output, there is a higher size reduction, i.e. thus a greater fineness of the fuel discharged at the sifter discharge (28). With less comminution, a higher output is achieved, so that overall, partial load operation is advantageously also safe. The core is certainly to be seen in the fact that the entire power control is effected via the classifier or the classifier mill (24).
Wichtig ist, daß die Kohle ungetrocknet verarbeitet wird, weil in der Sichtermühle zumindest indirekt auch eine Trennung des Feststoffes von Wasser möglich ist. Das Wasser nimmt dann in Form des Wasserdampfes weiter am Prozeß teil , so daß die Gefahr von Staubexplosionen und Verpuffungen wesentlich verringert wird.It is important that the coal is processed without drying, because in the classifier mill it is also possible, at least indirectly, to separate the solid from water. The water then takes part in the process in the form of water vapor, so that the risk of dust explosions and deflagration is significantly reduced.
Auf die Schwefeleinbindung ist ebenfalls hingewiesen worden. Diese wird vor allem durch gleichzeitige und gleichmäßige Vermahlung des Kalksteins erreicht, wodurch eine Einbindung des Schwefels in die Asche möglich ist.Attention has also been drawn to the sulfur incorporation. This is mainly due to simultaneous and even The limestone has been ground, which enables the sulfur to be incorporated into the ashes.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.All of the features mentioned, including those that can be seen in the drawings alone, are regarded as essential to the invention, alone and in combination.
Claims (12)
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohprodukt dosiert und gleichmäßig in eine Sichtermühle gefördert wird, wo es ungetrocknet zusammen mit Kalkstein auf Staubfeinheit gemahlen und dann nach dem Austragen über die Mühlenluft pneumatisch zum Kessel und in den Staubbrenner transportiert wird, daß die Brennstoffversorgung der elektrisch gezündeten Öl- oder Gasflamme nach einem Anlauf von wenigen Sekunden abgestellt und nur bei Störungen im Festbrennstoffbereich automatisch wieder eingeschaltet wird und daß der Staubbrenner über die Mühlendurchsatzleistung leistungsgeregelt wird.Process for the generation of energy by burning solid fuels such as hard coal, which are ground and then burned in the flame of a burner in the boiler,
characterized,
that the raw product is metered and evenly conveyed into a classifier mill, where it is dried undisturbed together with limestone to a fineness of dust and then pneumatically transported to the boiler and into the dust burner via the mill air, that the fuel supply follows the electrically ignited oil or gas flame switched off after a few seconds and is only automatically switched on again in the event of faults in the solid fuel area and that the dust burner is regulated by the mill throughput.
dadurch gekennzeichnet,
daß regelungstechnisch eine der Feuerungsleistung entsprechende optimale O₂-Konzentration gefahren wird.Method according to claim 1,
characterized,
that an optimum O₂ concentration corresponding to the combustion performance is operated in terms of control technology.
dadurch gekennzeichnet,
daß Rohprodukt und Kalkstein gemeinsam auf < 63 µm zerkleinert werden.Method according to claim 1,
characterized,
that raw product and limestone are crushed together to <63 µm.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohprodukt und der Kalkstein prallzerkleinert, vorzugsweise zweistufig prallzerkleinert werden.A method according to claim 1 and claim 3,
characterized,
that the raw product and the limestone are crushed, preferably crushed in two stages.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kessel über eine Temperaturmessung am Kesselausgang geregelt wird.Method according to claim 1,
characterized by
that the boiler is controlled by measuring the temperature at the boiler outlet.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Brenner zur Kesselreinigung kurzzeitig und bis zum Absinken der Kesselvorlauftemperatur um mindestens 5o C abgeschaltet wird, um dann auf Maximalleistung gebracht zu werden, wobei die Verbrennung mit ungefähr doppeltem Luftüberschuß betrieben wird.Method according to claim 1,
characterized,
that the burner for boiler cleaning is switched off briefly and until the boiler flow temperature drops by at least 5 o C, in order to then be brought to maximum output, the combustion being operated with approximately twice the excess air.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Staubbrenner (4) mit einer Sichtermühle (24) mit integriertem und einstellbarem Sichter pneumatisch verbunden ist, daß die Ölflamme bzw. der Ölbrenner elektrisch und in Abhängigkeit von der Feststoffzufuhr schaltbar ist und daß der Sichter in Abhängigkeit von der Feuerungsleistung regelbar ausgebildet ist.Combi burner with a boiler, which is equipped with both an oil / gas burner and a dust burner, the solid fuel supply as well as oil / or gas supply being regulated automatically and solid fuel preparation and automated supply are provided for carrying out the method according to claim 1 and / or further claims 2 to 6,
characterized,
that the dust burner (4) is pneumatically connected to a classifier mill (24) with an integrated and adjustable classifier, that the oil flame or the oil burner can be switched electrically and as a function of the solids supply, and that the classifier is designed to be adjustable as a function of the combustion output.
dadurch gekennzeichnet,
daß als Öl- oder Gasbrenner (2, 3) sowie Ölstrecke und Gasstrecke handelsübliche Brenner eingesetzt sind.Combined burner according to claim 7,
characterized,
that commercially available burners are used as oil or gas burners (2, 3) as well as oil path and gas path.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sichtermühle (24) ein Dosiervorlagebehälter (19) vorgeordnet ist, der auf einen Dosierförderer (20) und einem mit konstanter Drehzahl rotierender Durchblaszellenradschleuse (21) aufgebend angeordnet ist, die ihrerseits über ein Brennstoffeintragsgebläse (22) beaufschlagt ist.Combined burner according to claim 1,
characterized,
that the classifier mill (24) is preceded by a metering container (19) which is placed on a metering conveyor (20) and a blow-through rotary valve (21) rotating at constant speed, which in turn is acted upon by a fuel entry fan (22).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sichtermühle (24) zusätzlich von unten her über ein Mühlenluftgebläse (23) mit Förderluft beaufschlagt ist.Combi burner according to claim 1 and claim 9,
characterized,
that the classifier mill (24) is additionally supplied with conveying air from below via a mill air blower (23).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sichtermühle (24) als Leistenmühle ausgebildet ist.Combined burner according to claim 7,
characterized,
that the classifier mill (24) is designed as a strip mill.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Brennerleistungsregelung über eine Overrideregelung verfügt.Combined burner according to claim 7,
characterized,
that the burner output control has an override control.
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