EP2414736A2 - Feuerungssystem eines für den oxyfuel-betrieb ausgelegten dampferzeugers - Google Patents

Feuerungssystem eines für den oxyfuel-betrieb ausgelegten dampferzeugers

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EP2414736A2
EP2414736A2 EP10711210A EP10711210A EP2414736A2 EP 2414736 A2 EP2414736 A2 EP 2414736A2 EP 10711210 A EP10711210 A EP 10711210A EP 10711210 A EP10711210 A EP 10711210A EP 2414736 A2 EP2414736 A2 EP 2414736A2
Authority
EP
European Patent Office
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burner
oxygen
nozzle
individually
nozzles
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10711210A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Bergins
Jürgen Niesbach
Alfred Gwosdz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Power Europe GmbH
Original Assignee
Hitachi Power Europe GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Power Europe GmbH filed Critical Hitachi Power Europe GmbH
Publication of EP2414736A2 publication Critical patent/EP2414736A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/007—Supplying oxygen or oxygen-enriched air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N3/00—Regulating air supply or draught
    • F23N3/002—Regulating air supply or draught using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
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    • F23C2202/30—Premixing fluegas with combustion air
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    • F23L2900/07007—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber using specific ranges of oxygen percentage
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    • F23N2237/26—Controlling height of burner oxygen-air ratio
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    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/32—Direct CO2 mitigation
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    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Definitions

  • the invention is directed to a steam generator with a fossil and / or particulate, carbonaceous fuel-fired combustion chamber and at least one burner layer comprising several burners and / or at least one nozzle in the form of top air nozzles and / or side wall nozzles with each connected feed and / or Supply lines, by / by which (r) burners and / or nozzles and / or the combustion chamber combustion and / or oxidation oxygen providing gas flows are supplied.
  • the invention is directed to a method for supplying combustion and / or oxidation oxygen to burners and / or nozzles of a furnace of a fossil or particulate, carbonaceous fuel-fired steam generator with at least one burner layer comprising several burners and / or at least one nozzle in the form of top air nozzles and / or side wall nozzles having plane.
  • burn-out air The amount of oxygen necessary for a complete, CO-poor combustion is optionally referred to as so-called burn-out air on
  • the invention has for its object to provide a solution to the problem described above.
  • a solution is to be created by means of which undesired oxygen contents in the flue gas can be avoided in the partial load range during oxyfuel operation of the steam generator.
  • this object is achieved in that the supply means and / or the supply lines are formed such that at least one burner or part of the burner regardless of the other burners and / or one nozzle or a portion of the nozzles is acted upon independently of the respective other nozzles with a gas stream which provides the respective desired oxygen content or the desired oxygen concentration and / or the respectively desired oxygen mass flow.
  • one or more of a plurality of burners or nozzles individually and separately with respect to the oxygen content required for the particular desired function of the burner or the nozzle with a precisely this desired oxygen content or oxygen concentration or desired oxygen mass flow providing Gas flow in line communicates. So it is, for example, each burner a burner level with a separate feed Mistake. However, it is also possible, in each case, to connect all the burners of one level to a separate pipe supplying combustion or oxidation oxygen. Likewise, individual nozzles or all nozzles of a respective nozzle plane can be connected to a line which supplies or requires the oxidation or combustion oxygen desired or required for the respective desired function.
  • the same advantages and the same mode of action can also be achieved in a method according to the invention.
  • the above object is achieved in a method of the type described in detail according to the invention that at least one burner or part of the burner regardless of the other burners and / or one nozzle or part of the nozzles regardless of the other nozzles with the one you want
  • Oxygen mass flow providing gas stream is acted upon.
  • the invention provides that at least one burner or part of the burner individually and / or separately to the other burners of the respective burner level and / or a nozzle or a part of the nozzles individually and / or separately to the other nozzles one the respective nozzle level with a respect to its oxygen content or its oxygen concentration and / or the entrained oxygen mass flow individually adjustable gas flow can be acted upon. It is thus not only intended that each burner or nozzle or each burner level or nozzle level can be supplied with oxygen separately from other burners or nozzles, but it is also provided that in these lines also the oxygen concentration or the Oxygen content or the provided oxygen mass flow can be adjusted individually and separately or adjusted.
  • This advantage also characterizes the inventive design of the method, according to which at least one burner or part of the burner individually and / or separately to the other burners of the respective burner level and / or a nozzle or a part of the nozzles individually and / or separately to the other nozzles a respective nozzle level is acted upon with a gas flow which can be individually adjusted with respect to its oxygen content or its oxygen concentration and / or the oxygen mass flow entrained by it.
  • the invention is characterized in that the supply means and / or supply lines are formed such that at least a portion of each of a burner or nozzle level and / or each of a burner or a nozzle supplied gas flows of a kind or category each individually and / or separately from the other gas streams of this type or category can be acted upon with oxygen and / or individually and / or separately from these other gas streams of the same type or category with respect to their oxygen content or their oxygen concentration and / or the oxygen mass flow promoted with them.
  • the method according to the invention is distinguished by the fact that at least a portion of these gas streams of a type or category fed to a burner or nozzle plane and / or to a respective burner or nozzle are individually and / or separately from the other gas streams of this type or oxygen and / or individually and / or separately from these other gas streams of the same type or category with respect to their oxygen content or their oxygen concentration and / or the oxygen mass flow conveyed with them.
  • each combustion and / or oxidation oxygen for the combustion process available gas flows each one category or type, eg carrier "air” or core “air”, secondary air " , tertiary dd air w, ⁇ chleier ⁇ air ", so called overfire ⁇ air", etc., each made of one type or of the respective "air”"air” category common source line, is in what is determined by the supported therein gas stream, the oxygen content
  • the invention provides that at least a portion of the burners and / or nozzles and / or a portion of the flow cross sections and / or opening cross sections of the burner or nozzles individually and separately and thus independently of other gas streams of the same kind or category can be acted upon with a gas flow.
  • the easiest way to do this is by each flow cross-section and / or opening Querschn
  • the invention provides in an embodiment that at least part of the at partial load of the steam generator, in particular for the purpose of cooling, with an oxygen-containing gas stream acted upon burner or nozzle planes and / or burners or nozzles having such a supply means and / or such a supply line.
  • the secondary gas and / or the Tertiärgasstrom each burner individually, separately and independently or at least the secondary gas and / or Tertiärgasströme the burner per burner level with the then necessary, but minimal required oxygen are supplied.
  • the invention therefore provides in an embodiment that the secondary and / or Tertiärgaschuck each burner level and / or each burner individually and / or separately from other gas streams of this type or category with oxygen can be acted upon and / or individually and / or separately adjustable from these other gas streams with respect to their oxygen content.
  • the core air streams or core gas streams are used for cooling.
  • the invention is further distinguished by the fact that the core gas supply of each burner level and / or burner individually and / or separately from other gas streams of this type or category acted upon with oxygen and / or individually and / or separately adjustable with respect to their oxygen content is.
  • the fuel for a burner level is usually supplied from a mill by means of a conveying gas stream or carrying gas stream, it can also be provided that when this burner level is switched off by the corresponding conveying cross section, only an oxygen-containing gas stream is conveyed.
  • the invention therefore also provides that the primary gas supply of each burner level and / or burner individually and / or separately from other gas streams of this type or category can be acted upon with oxygen and / or individually and / or separately adjustable with respect to their oxygen content.
  • a further embodiment of the invention therefore consists in that the upper air nozzle supply and / or the
  • the separate and individual adjustability of the respective gas flows and the admission of the individual burners or burner levels or nozzles or nozzle levels can be structurally particularly favorable realize that each burner or nozzle level and / or each burner or nozzle with at least one feed line leading to an oxygen-containing gas stream is connected, wherein the oxygen content of the respective supplied gas flow of a kind or category is independent of the other burner or nozzle levels and / or other burners and / or other nozzles respectively supplied gas streams of this kind or category adjustable.
  • Burner levels or nozzles or nozzle levels the
  • An embodiment of the steam generator according to the invention then further consists in that a mixture of recirculated CO 2 - containing flue gas and mixed oxygen of the respective burner or nozzle level and / or the respective burner or the respective nozzle is supplied as a gas stream at least in part of the supply lines ,
  • the invention is also characterized by the fact that the
  • Steam generator is at least temporarily operated in oxyfuel mode.
  • the invention provides in an embodiment of the method that this is carried out in a steam generator according to one of claims 1-13.
  • cooling gas is also applied to the primary pipe in the partial load range, it must also be provided with oxygen for this gas flow individually or in planes, or the primary gas feed must be provided with a flap, with the gas from another gas flow
  • Primary gas cross section can be deflected.
  • gas flow of a type or category gas streams are in each case to the core "air ⁇ - secondary” air “- or tertiary” air ⁇ currents of a burner or a burner level or the upper air “"orsidewall” air “streams of the respective nozzles or nozzle levels.
  • Gas stream / gas streams is independent of and in particular individual and separate from the oxygen content of the remaining other gas streams, in particular the remaining other gas streams of the same type and category, individually such in particular in the range of 0-100 wt .-% or vol .-%, in particular ⁇ 21 vol .-%, adjustable and adjustable, that the total introduced into the furnace oxygen content or the total amount of oxygen introduced or set in the combustion chamber oxygen surplus in the currently set or to be set operating condition, preferably during the operation of the steam generator in oxyfuel operation , does not exceed the desired level.
  • the oxygen content and thus the oxygen quantity of at least one, part or all of the nozzles of a nozzle plane gas stream / gas streams and / or the oxygen content of at least one, or part or all or one or more of all the plurality of nozzles of a furnace of a steam generator supplied gas stream / gas streams in an analogous manner individually adjustable and adjustable.
  • the oxygen or excess of oxygen introduced into the combustion chamber via the burner (s) and / or via the nozzle or nozzles is set in such a way that the respective operating state is not exceeded and, in particular, adjusted.
  • each of a burner or a nozzle fed to individual gas streams core "air” primary “air-n, secondary” air “, tertiary ⁇ air” upper “air” side wall ⁇ air “overfire” air " , etc. is designed as gas stream of the same kind individually and separately to the respective other of these gas streams of this type adjustable with respect to their respective oxygen content. But it is also possible, each with respect to only one of these gas streams his oxygen content individually adjustable.
  • FIG. 1 shows in the single figure in a schematic representation of a four burner 1 comprehensive burner level of a fossil-fueled combustion chamber of a steam generator.
  • the burners 1 are connected via a branching in partial lines 2a-2d supply 2 each with a coal mill 3 in line connection.
  • the coal mill 3 is supplied via a line 4 C ⁇ 2 ⁇ containing recirculated flue gas, which also reaches the burner 1 via the line 2.
  • the gas stream supplied via the feed line 4 then conveys the coal ground in the mill 3 via the feed line 2 and the branches 2a-2d of this flue gas as primary gas or carrier gas and coal dust to the respective burners 1.
  • this flue gas as primary gas or carrier gas and coal dust to the respective burners 1.
  • a dashed line feed line 5 is provided, which is in line connection with an oxygen heater ⁇ , which is fed from an air separation plant 7 via a line 8, an oxygen gas stream.
  • oxygen can be introduced into the line, so that the burners 1 pure flue gas, a mixture of flue gas and oxygen or pure oxygen or no gas can be supplied.
  • facilities or devices in the lines 5 and 5b and 2 and 2a-2d entrained in the gas flow oxygen mass flow is adjustable.
  • the supply of a substantially nitrogen-free, oxygen-containing gas stream of another type or category to nozzles 13, for example top Air nozzle, a nozzle plane via the lines 12a-12d he 6 is also operatively connected to supply means 9, 10, 11 and 12, which in cooperation with the respective associated supply lines 9a-9d, 10a-10d, 11a-lld and 12a-12d ensure that each of the supply lines individually and individually / Is separately acted upon by the other gas streams in the other supply lines in particular of the same kind or category with oxygen.
  • the oxygen content of the gas stream of a type or category conveyed in the respective line and the oxygen concentration of this gas stream and / or the oxygen mass flow conveyed with the gas stream can be selectively adjusted so that the latter, if necessary for firing or for a desired cooling, to the (gas) nozzles 13 and / or a respective burner 1 guided oxygen-containing gas stream is adjustable and adjustable so that the total introduced into the furnace oxygen or excess oxygen does not exceed the particular desired level.
  • the supply means 9, 10, 11 and 12 also include the possibility of supplying and admixing recycled, CO 2 -containing flue gas and the possibility of measuring and controlling the respective oxygen concentration in the individual streams in the supply lines 9a-9d, 10a-10d, 11a -lld and 12a-12d, so that in the supply lines 9a-9d, 10a-IOd, lla-lld and 12a-12d and 2 and 2a-2d the oxygen-flue gas mixtures characterizing the oxyfuel operation the burners 1 and / or the nozzles 13 can be supplied.
  • the so-called air ratio is thereby selectively adjustable and adaptable to the respective load case.
  • This configuration makes it possible to avoid undesired O 2 or oxygen contents in the flue gas, not only in the partial load range due to the individually adjustable O 2 or oxygen contents.
  • desired oxygen ratios can be set in a targeted manner.
  • a different or at least the respectively desired admission with an oxygen concentration can be supplied individually to the different burner cross-sections of a burner 1 or the burners of a burner level, so that a flame image or temperature image or combustion analogous to the usual air operation (non-oxyfuel combustion). Operation) can be adjusted. It is also possible to set a trim in relation to the oxygen content / the oxygen concentration between burner levels.

Landscapes

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Abstract

Bei einem Dampferzeuger mit einem fossil und/oder mit partikelförmigem, kohlenstoffhaltigem Brennstoff befeuerten Feuerraum und mindestens einer mehrere Brenner (1) umfassenden Brennerebene und/oder mindestens einer Düsen in Form von Oberluftdüsen und/oder Seitenwanddüsen aufweisenden Ebene mit jeweils angeschlossenen Zuführmitteln (9, 10, 11, 12) und/oder Zuführleitungen (2, 4, 5, 9a-9d, 10a-10d, 11a- 11d, 12a-12d) durch/mittels welche (r) Brennern (1) und/oder den Düsen (13) und/oder dem Feuerraum Verbrennungs- und/oder Oxidationssauerstoff fördernde Gasströme zuführbar sind, soll eine Lösung geschaffen werden, mittels welcher sich beim Oxyfuel-Betrieb des Dampferzeugers im Teillastbereich unerwünschte Sauerstoffgehalte im Rauchgas vermeiden lassen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Zuführmittel (9, 10, 11, 12) und/oder die Zuführleitungen (2, 2a-2d, 4, 5, 9a-9d, 10a- 10d, 11a-11d, 12a-12d) derart ausgebildet sind, dass zumindest jeweils ein Brenner (1) oder ein Teil der Brenner (1) unabhängig von den jeweils anderen Brennern (1) und/oder jeweils eine Düse (13) oder ein Teil der Düsen (13) unabhängig von den jeweils anderen Düsen (13) mit einem den jeweils gewünschten Sauerstoffgehalt oder die gewünschte Sauerstoffkonzentration und/oder den jeweils gewünschten Sauerstoffmassenstrom bereitstellenden Gasstrom beaufschlagbar ist.

Description

Feuerungssystem eines für den Oxyfuel-Betrieb ausgelegten
Dampferzeugers
Die Erfindung richtet sich auf einen Dampferzeuger mit einem fossil und/oder mit partikelförmigem, kohlenstoffhaltigem Brennstoff befeuerten Feuerraum und mindestens einer mehrere Brenner umfassenden Brennerebene und/oder mindestens einer Düsen in Form von Oberluftdüsen und/oder Seitenwanddüsen aufweisenden Ebene mit jeweils angeschlossenen Zuführmitteln und/oder Zuführleitungen, durch/mittels welche (r) Brennern und/oder Düsen und/oder dem Feuerraum Verbrennungs- und/oder Oxidationssauerstoff bereitstellende Gasströme zuführbar sind.
Weiterhin richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Zuführung von Verbrennungs- und/oder Oxidationssauerstoff zu Brennern und/oder Düsen eines Feuerraums eines fossil oder mit partikelförmigem, kohlenstoffhaltigem Brennstoff befeuerten Dampferzeugers mit mindestens einer mehrere Brenner umfassenden Brennerebene und/oder mindestens einer Düsen in Form von Oberluftdüsen und/oder Seitenwanddüsen aufweisenden Ebene.
Konventionelle, fossil, d.h. insbesondere mit Kohle, befeuerte Großdampferzeuger weisen einen Feuerraum auf, in dem der fossile Brennstoff verbrannt wird. Diese Feuerungssysteme bestehen aus mehreren übereinander angeordneten Brennerebenen und weiteren Düsenebenen, durch welche beispielsweise Oberluft, Schleierluft oder sonstige Luft dem Feuerraum zugeführt wird. Die Brennerebenen an sich bestehen aus einer Vielzahl von Brennern, die einen Förderquerschnitt aufweisen, durch welchen bei kohlebefeuerten Brennern ein mit Tragluft geförderter Kohlemassenstrom durch den Brenner gefördert und an dessen austrittseitigem Mündungsende gezündet wird. Zur Unterstützung der Verbrennung weist ein Brenner weitere Strömungs- und Förderquerschnitte auf, durch welche hindurch Kernluft, Sekundärluft oder Tertiärluft zur Unterstützung des Verbrennungsvorganges und beispielsweise einer insbesondere stickoxidarmen Verbrennung durch den Brenner zu dessen mündungsseitigern Austrittsende gefördert wird. Die Anzahl der Strömungsquerschnittsöffnungen ist dabei vom Brennertyp anhängig und je nach Brennertyp unterschiedlich, so dass nicht in jedem Falle Förderquerschnitte zur Förderung von Tragluft, Sekundär- und Tertiärluft vorhanden sein müssen.
Grundsätzlich ist es aber so, dass neben dem den Brennstoff fördernden Querschnitt auch weitere, Verbrennungs- und/oder Oxidationssauerstoff in den Feuerraum fördernden Förderquerschnitte vorhanden sind. Die in einem Dampferzeuger jeweils ausgebildeten Brennerebenen und/oder Oberluft- oder Seitenwanddüsen aufweisenden Ebenen sind dann mit angeschlossenen Zuführmitteln und/oder Zuführleitungen versehen, durch welche oder mittels welcher Verbrennungs- und/oder Oxidationssauerstoff dem Feuerraum zugeführt wird. Dabei ist es bezüglich der Verrohrung in der Praxis bisher so, dass von einer, die Kohle als fossilem Brennstoff aufnaahlenden Mühle jeweils alle Brenner einer Brennerebene oder zumindest alle Brenner einer Seite einer Brennerebene gemeinsam über eine Mühlenaustrittsleitung, die sich dann anschließend verzweigt, mit dem fossilen Brennstoff (Kohle) und dem diesen fördernden Gasstrom (Tragluft) versorgt werden. Weiterhin ist es in der Praxis bei derartigen Großdampferzeugern bisher üblich, dass die Versorgung der sonstigen vorhandenen Strömungs- und/oder Förderquerschnitte in den einzelnen Brennerebenen oder den zusätzlichen Oberluft- oder Seitenwanddüsen aufweisenden Ebenen mittels von einer gemeinsamen, erwärmte Verbrennungsluft fördernden Zuführleitung abzweigender Zuführleitungen erfolgt. Damit ist der Sauerstoffgehalt des in diesen Leitungen geförderten Gasstromes aufgrund der Abzweigung aller Leitungen von einer ürsprungsleitung einmal festgelegt und an allen in den Feuerraum einmündenden Strömungs- und/oder Förderquerschnitten gleich. Lediglich die Menge des jeweils geförderten Gasstromes wird durch Klappen oder ähnliche Einrichtungen geregelt. Bei diesen bekannten Großdampferzeugern ist auch der Sauerstoffgehalt in dem von der Mühle ausgehenden Förderstrom für alle an die jeweilige Mühle angeschlossenen Brenner gleich.
Wenn eine solche Anlage nun im Teillastbereich gefahren wird, werden einzelne Brennerebenen oder einzelne Brenner abgeschaltet, während die verbleibende Anzahl an Brennern oder Brennerebenen weiter in Betrieb bleibt. Damit es aufgrund der weiterhin im Feuerraum herrschenden hohen Temperaturen nicht zu einer Beschädigung der abgestellten Brenner kommt, müssen diese gekühlt werden. Diese Kühlung wird dadurch erreicht, dass weiterhin sauerstoffhaltige Gasströme durch zumindest einen Teil der in dem jeweiligen Brenner vorhandenen Strömungs- und/oder Förder- oder Leitungs- oder Öffnungs-Querschnitte gefördert werden und gegebenenfalls auch durch vorhandene Oberluftdüsen oder Seitenwanddüsen in den Feuerraum gefördert werden. Neben der Kühlung ist eine solche Förderung von sauerstoffhaltigen Gasströmen auch notwendig, um im Dampferzeuger, d.h. im Kessel, eine notwendige Mindestrauchgasmenge aufrecht zu erhalten, um die im Dampferzeuger, insbesondere im Hochdruckbereich und im Zwischenüberhitzerbereich, notwendigen Temperaturen zu erreichen. Diese im Teillastbereich auch bei abgeschalteten Brennern dem Feuerraum zugeführte Sauerstoffmenge führt nun dazu, dass das insgesamt zur Verfügung gestellte Sauerstoffangebot wesentlich höher ist, als es verfahrenstechnisch für eine vollständige Verbrennung des in den aktiven Brennern bereitgestellten Brennstoffs notwendig und erforderlich ist.
Weiterhin ist es aus Fachpublikationen bekannt, dass Kraftwerke mit Großdampferzeugern zur Verringerung des CO2- Ausstoßes im sogenannten Oxyfuel-Betrieb gefahren werden. Im Oxyfuel-Betrieb wird als „Verbrennungsluft" den Brennern nur noch reiner Sauerstoff zugeführt und wird entstehendes CO2- haltiges Rauchgas zu den Brennern, aber auch zu den Mühlen rückgeführt und werden insbesondere durch entsprechende Einstellung von CO2/O2-Gemischen im Feuerraum die benötigten Dampfparameter eingestellt, um ein solches Kraftwerk optimal betreiben zu können. Bei diesen im Oxyfuel-Betrieb gefahrenen Kraftwerken wird die CO2-Minderung des abschließend ausgestoßenen Abgases dadurch erreicht, dass das CO2 aus dem Rauchgas entfernt und insbesondere zur anschließenden Lagerung verdichtet wird. Für diesen abschließenden Rauchgasbehandlungsprozess ist es aber notwendig, dass der Sauerstoffgehalt im Rauchgas möglichst gering ist. Sauerstoff stellt an dieser Stelle eine unerwünschte Verunreinigung des Rauchgases dar und macht eine direkte Speicherung des verdichteten CO2 unmöglich.
Die Auslegung solcher Großdampferzeuger erfolgt nun so, dass eine Sauerstoffmenge/Sauerstoffkonzentration bereitgestellt wird, wie sie nach den Erfordernissen der
Brennerverfahrenstechnik für eine vollständige, NOx-arme
Verbrennung des Brennstoffes notwendig ist. Die für eine vollständige, CO-arme Verbrennung notwendige Sauerstoffmenge wird dabei gegebenenfalls als sogenannte Ausbrandluft am
Endes des Feuerraums im Übergang zum eigentlichen
Dampferzeuger hinzugegeben. Beim Oxyfuel-Betrieb im
Teillastbereich tritt nun die Problematik auf, dass bei
Abschaltung einer Brennerebene bei Aufrechterhaltung der vorstehend beschriebenen notwendigen Kühlung der einzelnen Brenner dieser abgeschalteten Brennerebene aufgrund des für alle gleichartigen Strömungs- und/oder Öffnungsquerschnitte der Brenner dieser Brennerebene durch das Zurückgreifen auf eine einzige gemeinsame ursprüngliche Förderleitung festgelegten Sauerstoffgehaltes des oder der jeweiligen Gasstroms/Gasströme ein Sauerstoffangebot im Feuerraum vorliegt, der über das für eine stöchiometrische Verbrennung des zugeführten Brennstoffes notwendige Maß hinausgeht. Dies führt dazu, dass im Rauchgas Sauerstoff als Verunreinigung auftritt, was die vorgesehene CO2-Abscheidung beeinträchtigt oder sogar unmöglich macht. Eine denkbare Reduzierung aller relevanten sauerstoffhaltigen Gasströme eines oder aller Brenner (s) , d.h. der Kernluft und/oder Sekundärluft und/oder Tertiärluft, bezüglich ihres Sauerstoffgehaltes oder ihrer Sauerstoffkonzentration, um dann in der Gesamtbetrachtung die insgesamt erlaubte Gesamtsauerstoffmenge im Feuerraum zur Vermeidung von O2-Anteilen im Abgas herzustellen, führt dann aber aufgrund der vorhandenen Leitungsverschaltung dazu, dass an den bei einem Teillastbetrieb weiterhin aktiven Brennern eine zu geringe Sauerstoffkonzentration zur Verfügung steht und dadurch eine stabile Verbrennung des Brennstoffes an diesen Brennern im Teillastbereich nicht sichergestellt werden kann. Daher ist es nach bisherigen Erkenntnissen problematisch, übliche, aus dem Stand der Technik bekannte Großdampferzeuger nach dem Oxyfuel-Prozess zu betreiben, wenn ein Teillastbereich erreicht wird, der die Abschaltung einer Brennerebene oder eines Teiles einer Brennerebene erforderlich macht oder erlauben würde. Um die vorgesehene Cθ2-Abscheidung nicht zu gefährden, müssen derartige Kraftwerke daher immer so betrieben werden, dass alle Brenner in Betrieb sind, auch wenn es nicht notwendig ist, dass diese gesamte Last zur Verfügung gestellt wird. Folglich ist es bei den aus dem Stand der Technik bekannten Kraftwerken so, dass die Teillastfähigkeit eines solchermaßen im Oxyfuel-Prozess betriebenen Großdampferzeugers dadurch stark eingeschränkt ist, dass die für die CO2-Abscheidung benötigte CO2-Reinheit im Abgas unterhalb eines Lastbereiches, bei dem eine Brennerebene abgeschaltet werden kann oder sollte, nicht mehr gegeben ist, weil aufgrund der Brennerkühlung Sauerstoff als Abgasverunreinigung zwangsläufig dem Feuerraum zugeführt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für die vorstehend beschriebene Problematik bereitzustellen. Insbesondere soll eine Lösung geschaffen werden, mittels welcher sich beim Oxyfuel-Betrieb des Dampferzeugers im Teillastbereich unerwünschte Sauerstoffgehalte im Rauchgas vermeiden lassen.
Bei einem Dampferzeuger der eingangs näher bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zuführmittel und/oder die Zuführleitungen derart ausgebildet sind, dass zumindest jeweils ein Brenner oder ein Teil der Brenner unabhängig von den jeweils anderen Brennern und/oder jeweils eine Düse oder ein Teil der Düsen unabhängig von den jeweils anderen Düsen mit einem den jeweils gewünschten Sauerstoffgehalt oder die gewünschte Sauerstoffkonzentration und/oder den jeweils gewünschten Sauerstoffmassenstrom bereitstellenden Gasstrom beaufschlagbar ist.
Erfindungsgemäß ist also nunmehr vorgesehen, dass einer oder mehrere aus einer Vielzahl von Brennern oder Düsen jeweils individuell und separat bezüglich des für die jeweils gewünschte Funktion des Brenners oder der Düse benötigten Sauerstoffgehaltes mit einem genau diesen gewünschten Sauerstoffgehalt oder diese gewünschte Sauerstoffkonzentration oder diesen gewünschten Sauerstoffmassenstrom bereitstellenden Gasstrom leitungsmäßig in Verbindung steht. Es wird also beispielsweise jeder Brenner einer Brennerebene mit einer separaten Zuführleitung versehen. Es ist allerdings auch möglich,, jeweils alle Brenner einer Ebene mit einer separaten, Verbrennungs- oder Oxidationssauerstoff zuführenden Leitung zu verbinden. Ebenso können einzelne Düsen oder alle Düsen einer jeweiligen Düsenebene mit einer den für die jeweils gewünschte Funktion gewünschten oder erforderlichen Oxidations- oder Verbrennungssauerstoff zuführenden Leitung verbunden sein.
Die gleichen Vorteile und dieselbe Wirkungsweise lässt sich auch bei einem erfindungsgemäßen Verfahren erzielen. Hierbei wird die vorstehende Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest jeweils ein Brenner oder ein Teil der Brenner unabhängig von den jeweils anderen Brennern und/oder jeweils eine Düse oder ein Teil der Düsen unabhängig von den jeweils anderen Düsen mit einem den jeweils gewünschten
Sauerstoffgehalt oder die jeweils gewünschte
Sauerstoffkonzentration und/oder den jeweils gewünschten
Sauerstoffmassenstrom bereitstellenden Gasstrom beaufschlagt wird.
In Ausgestaltung des Dampferzeugers sieht die Erfindung vor, dass zumindest ein Brenner oder ein Teil der Brenner individuell und/oder separat zu den anderen Brennern der jeweiligen Brennerebene und/oder eine Düse oder ein Teil der Düsen individuell und/oder separat zu den anderen Düsen einer jeweiligen Düsenebene mit einem bezüglich seines Sauerstoffgehaltes oder seiner Sauerstoffkonzentration und/oder des von ihm mitgeführten Sauerstoffmassenstroms individuell einstellbaren Gasstrom beaufschlagbar ist. Es ist also nicht nur vorgesehen, dass jeder Brenner oder jede Düse oder jede Brennerebene oder jede Düsenebene separat zu anderen Brennern oder Düsen mit Sauerstoff versorgt werden kann, sondern es ist zudem vorgesehen, dass in diesen Leitungen auch noch die Sauerstoffkonzentration oder der Sauerstoffgehalt oder der bereitgestellte Sauerstoffmassenstrom individuell und separat eingestellt oder eingeregelt werden kann. Diesen Vorteil kennzeichnet auch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens, wonach zumindest ein Brenner oder ein Teil der Brenner individuell und/oder separat zu den anderen Brennern der jeweiligen Brennerebene und/oder eine Düse oder ein Teil der Düsen individuell und/oder separat zu den anderen Düsen einer jeweiligen Düsenebene mit einem bezüglich seines Sauerstoffgehaltes oder seiner Sauerstoffkonzentration und/oder des von ihm mitgeführten Sauerstoffmassenstroms individuell einstellbaren Gasstrom beaufschlagt wird.
Weiterhin zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Zuführmittel und/oder Zuführleitungen derart ausgebildet sind, dass zumindest ein Teil dieser jeweils einer Brenneroder Düsenebene und/oder jeweils einem Brenner oder einer Düse zugeführten Gasströme einer Art oder Kategorie jeweils individuell und/oder separat von den anderen Gasströmen dieser Art oder Kategorie mit Sauerstoff beaufschlagbar und/oder individuell und/oder separat von diesen anderen Gasströmen gleicher Art oder Kategorie bezüglich ihres Sauerstoffgehaltes oder ihrer Sauerstoffkonzentration und/oder des mit ihnen geförderten Sauerstoffmassenstroms einstellbar ist.
In der gleichen Weise zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, dass zumindest ein Teil dieser jeweils einer Brenner- oder Düsenebene und/oder jeweils einem Brenner oder einer Düse zugeführten Gasströme einer Art oder Kategorie jeweils individuell und/oder separat von den anderen Gasströmen dieser Art oder Kategorie mit Sauerstoff beaufschlagt und/oder individuell und/oder separat von diesen anderen Gasströmen gleicher Art oder Kategorie bezüglich ihres Sauerstoffgehaltes oder ihrer Sauerstoffkonzentration und/oder des mit ihnen geförderten Sauerstoffmassenstroms eingestellt werden.
Weiterhin zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen weiteren Unteransprüche.
Die Erfindung wendet sich also von dem bisherigen Konstruktions- und Verfahrensprinzip ab, alle jeweils Verbrennungs- und/oder Oxidationssauerstoff für den Verbrennungsprozess zur Verfügung stellenden Gasströme jeweils einer Kategorie oder Art, z.B. Trag"luft" oder Kern"luft", Sekundär^luft", Tertiärttluftw, Ξchleierλλluft", so genannte Overfire^air", etc., jeweils aus einer für die jeweilige „Luft"art oder „Luft"kategorie gemeinsamen Ursprungsleitung, in welcher durch den darin geförderten Gasstrom der Sauerstoffgehalt bestimmt ist, zu speisen. Statt dessen sieht die Erfindung vor, dass zumindest ein Teil der Brenner und/oder Düsen und/oder ein Teil der Strömungs- Querschnitte und/oder Öffnungsquerschnitte der Brenner oder Düsen individuell und separat und damit unabhängig von anderen Gasströmen der gleichen Art oder Kategorie mit einem Gasstrom beaufschlagbar ist. Am einfachsten lässt sich dies durch eine jedem Strömungsquerschnitt und/oder Öffnungsquerschnitt individuell zugeordnete, separate eigene Zuführleitung realisieren, in die beispielsweise hinter einer Luftzerlegeanlage und einer in der Luftzerlegeanlage gebildeten Sauerstoff erwärmenden Einrichtung regelbar jeweils ein Gas eingeleitet wird, das die gewünschten Verhältnisse bezüglich des Sauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder der mit dem Gasstrom geförderten Sauerstoffmenge (Sauerstoffmassenstrom) in Bezug auf den an dieser Leitung jeweils angeschlossenen Strömungsoder Öffnungsquerschnitt eines Brenners oder einer Düse aufweist. Aufgrund dieser erfinderischen Maßnahme ist es möglich, auch im Teillastbereich bei Abschaltung von Brennerebenen in den aktiven Brennerebenen weiterhin die dort für eine stabile NOx-arme Verbrennung jeweils notwendige Sauerstoffmenge und - konzentration zur Verfügung zu stellen, an anderen Stellen, an denen der sauerstoffhaltige Gasstrom nur zur Kühlung dient, aber den Sauerstoffgehalt und die Sauerstoffkonzentration soweit zu reduzieren, dass insgesamt über den gesamten Feuerraum betrachtet ein solches verfahrenstechnisches Gleichgewicht eingestellt wird, dass in dem den Dampferzeuger verlassenden und der CO2-Abscheidung zugeführten Rauchgas kein als Verunreinigung feststellbarer oder messbarer oder bewerteter O2-Gehalt mehr enthalten ist.
Da diese Problematik insbesondere dann auftaucht, wenn bei abgeschalteten Brennern diese weiterhin zum Zwecke der Kühlung mit einem Gasstrom oder mehreren Gasströmen beaufschlagt werden, sieht die Erfindung in Ausgestaltung vor, dass zumindest ein Teil der bei Teillast des Dampferzeugers, insbesondere zum Zwecke der Kühlung, mit einem sauerstoffhaltigen Gasstrom beaufschlagten Brenneroder Düsenebenen und/oder Brenner oder Düsen ein solches Zuführmittel und/oder eine solche Zuführleitung aufweist.
Je nach Anwendungsfall ist es möglich, dass zur Kühlung von Brennern der Sekundärgas- und/oder der Tertiärgasstrom eines jeden Brenners einzeln, separat und unabhängig voneinander oder zumindest die Sekundärgas- und/oder Tertiärgasströme der Brenner je Brennerebene mit dem zwar dann notwendigen, aber minimal erforderlichen Sauerstoff versorgt werden. Die Erfindung sieht daher in Ausgestaltung vor, dass die Sekundär- und/oder Tertiärgasversorgung jeder Brennerebene und/oder jedes Brenners individuell und/oder separat von anderen Gasströmen dieser Art oder Kategorie mit Sauerstoff beaufschlagbar und/oder individuell und/oder separat von diesen anderen Gasströmen bezüglich ihres Sauerstoffgehaltes einstellbar ist.
Ebenso ist es möglich, dass die Kernluftströme oder Kerngasströme zur Kühlung verwendet werden. Damit dies möglich ist, zeichnet sich die Erfindung weiterhin dadurch aus, dass die Kerngasversorgung jeder Brennerebene und/oder jedes Brenners individuell und/oder separat von anderen Gasströmen dieser Art oder Kategorie mit Sauerstoff beaufschlagbar und/oder individuell und/oder separat bezüglich ihres Sauerstoffgehaltes einstellbar ist.
Da üblicherweise der Brennstoff für eine Brennerebene von einer Mühle mithilfe eines Fördergasstromes oder Traggasstromes zugeführt wird, kann es auch vorgesehen sein, dass bei Abschaltung dieser Brennerebene durch den entsprechenden Förderquerschnitt ausschließlich ein sauerstoffhaltiger Gasstrom gefördert wird. Die Erfindung sieht daher auch vor, dass die Primärgasversorgung jeder Brennerebene und/oder jedes Brenners individuell und/oder separat von anderen Gasströmen dieser Art oder Kategorie mit Sauerstoff beaufschlagbar und/oder individuell und/oder separat bezüglich ihres Sauerstoffgehaltes einstellbar ist.
Dabei ist es weiterhin zweckmäßig, die Sauerstoffregulierungsmöglichkeit auch für die Oberluftversorgung und/oder die Versorgung von Seitenwanddüsen vorzusehen. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht daher darin, dass die Oberluftdüsenversorgung und/oder die
Seitenwanddüsenversorgung jeder Düsenebene und/oder jeder Düse individuell und/oder separat von anderen Gasströmen dieser Art oder Kategorie mit Sauerstoff beaufschlagbar und/oder individuell und/oder separat bezüglich ihres Sauerstoffgehaltes einstellbar ist.
Um eine besonders große Variationsmöglichkeit der Einstellung und Verteilung der verschiedenen Verbrennungs- und/oder Oxidationssauerstoff fördernden Gasströme zu erreichen, ist es dann gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, wenn alle dem Feuerraum Verbrennungs- und/oder Oxidationssauerstoff zuführenden Gasströme jeder Brennerebene und/oder jedes Brenners und/oder jeder Düsenebene und/oder jeder Düse individuell und/oder separat von anderen Gasströmen der jeweiligen Art oder Kategorie mit Sauerstoff beaufschlagbar und/oder individuell und/oder separat bezüglich ihres Sauerstoffgehaltes einstellbar sind.
Die separate und individuelle Einstellbarkeit der jeweiligen Gasströme und die Beaufschlagung der einzelnen Brenner oder Brennerebenen oder Düsen oder Düsenebenen lässt sich konstruktiv besonders günstig dadurch realisieren, dass jede Brenner- oder Düsenebene und/oder jeder Brenner oder jede Düse mit mindestens einer einen sauerstoffhaltigen Gasstrom zuführenden Zuführleitung verbunden ist, wobei der Sauerstoffgehalt des jeweils zugeführten Gasstromes einer Art oder Kategorie unabhängig von den anderen Brenner- oder Düsenebenen und/oder anderen Brennern und/oder anderen Düsen jeweils zugeführten Gasströmen dieser Art oder Kategorie einstellbar ist.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Dampferzeugers ist es möglich, in den einzelnen Brennern oder
Brennerebenen oder Düsen oder Düsenebenen, den
Sauerstoffgehalt im jeweiligen Gasstrom zwischen 0 und 100
Gew.-% oder Vol.-%, insbesondere kleiner als 21 Vol.-%, einzustellen, wodurch sich die Erfindung ebenfalls auszeichnet. Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dampferzeugers besteht dann dabei weiterhin darin, dass zumindest in einem Teil der Zuführleitungen ein Gemisch aus rückgeführtem CO2- haltigen Rauchgas und zugemischtem Sauerstoff der jeweiligen Brenner- oder Düsenebene und/oder dem jeweiligen Brenner oder der jeweiligen Düse als Gasstrom zugeführt wird.
Da die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Dampferzeugers insbesondere dann sinnmäßig und von Vorteil ist, wenn bei einem im Oxyfuel-Betrieb gefahrenen Dampferzeuger eine CO2-
Abscheidung aus dem entstehenden Rauchgas vorgenommen werden soll, zeichnet sich die Erfindung auch dadurch aus, dass der
Dampferzeuger zumindest zeitweise im Oxyfuel-Fahrweise betrieben wird.
Schließlich sieht die Erfindung in Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass dieses in einem Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1-13 durchgeführt wird.
Wird auch das Primärrohr im Teillastbereich mit Kühlgas beaufschlagt, so ist auch für diesen Gasstrom einzeln oder ebenenweise eine eigene Beaufschlagung und Regelung mit Sauerstoff vorzusehen oder die Primärgaszufuhr ist mit einer Klappe zu versehen, mit der Gas aus einem anderen Gasstrom
(Sekundärluft, Tertiärluft oder andere) auf den
Primärgasquerschnitt umgelenkt werden kann. Eine solche
Konstruktion ist für den Luftbetrieb aus der EP 1 369 640 Bl bekannt. Sind Oberluft- und Seitenwanddüsen vorhanden, und werden diese im Teillastbetrieb mit Kühlgas beaufschlagt, so sind diese Gasströme ebenfalls einzeln oder ebenenweise mit einer eigenen Beaufschlagung mit Sauerstoff und eine entsprechende Regelung zu versehen. Insgesamt sieht die Erfindung somit vor, dass zumindest die Sekundärgas- , Tertiärgas- und Kernluftströme, soweit sie auch zur Kühlung der jeweiligen Brenner vorgesehen sind, jedes Brenners einzeln oder zumindest ebenenweise mit dem notwendigen oder gewünschten Sauerstoff versorgt werden, damit im Teillastbereich des Dampferzeugers der Sauerstoffgehalt dieser Gasströme auf einen gegenüber dem Volllast- und Normallastfall geringeren Wert, im Extremfall bis auf Null, reduziert werden kann. Die Installation des dafür notwendigen Kanal-, Zuführmittel- und/oder Zuführleitungssystems wird bisher bei der Auslegung von fossil befeuerten Großdampferzeugern von Kraftwerken nicht in Erwägung gezogen. Soll aber beim Oxyfuel-Betrieb eines solchen Großdampferzeugers in Teillast ein einzuhaltender Sauerstoffgesamtüberschuss nicht überschritten werden, ist die erfindungsgemäße Ausbildung eines Dampferzeugers aber eine relativ einfach zu realisierende Maßnahme, um eine SauerstoffVerunreinigung im Abgas, die für die CO2- Abscheidung schädlich wäre, zu vermeiden.
Bei den vorstehend jeweils als „Gasstrom einer Art oder Kategorie" bezeichneten Gasströmen handelt es sich also jeweils um die Kern"luftΛΛ-, Sekundär"luft"- oder Tertiär"luftΛλ-Ströme eines Brenners oder einer Brennerebene oder um die Ober"luft"~ oder Seitenwand"luft"-Ströme der jeweiligen Düsen oder Düsenebenen.
Der der Erfindung zugrunde liegende Kerngedanke lässt sich daher folgendermaßen zusammenfassen: Der Sauerstoffgehalt und damit die Sauerstoffmenge mindestens eines, eines Teiles oder aller allen Brennern einer Brennerebene zugeführten Gasstroms/Gasströme und/oder der Sauerstoffgehalt mindestens eines, oder eines Teils oder aller einem oder mehreren oder allen der Vielzahl an Brennern eines Feuerraums eines Dampferzeugers zugeführten Gasstroms/Gasströme ist unabhängig von und insbesondere individuell und separat zu dem Sauerstoffgehalt der jeweils verbleibenden anderen Gasströme, insbesondere den verbleibenden anderen Gasströmen der gleichen Art und Kategorie, derart individuell insbesondere im Bereich von 0- 100 Gew.-% oder Vol.-%, insbesondere < 21 Vol.-%, regulierbar und einstellbar, dass der insgesamt in den Feuerraum eingebrachte Sauerstoffgehalt oder die insgesamt eingebrachte Sauerstoffmenge oder der im Feuerraum eingestellte Sauerstoffüberschuss das im jeweils aktuell eingestellten oder einzustellenden Betriebszustand, vorzugsweise während der Fahrweise des Dampferzeugers im Oxyfuel-Betrieb, gewünschte Maß nicht überschreitet. Ebenso ist gewünschtenfalls der Sauerstoffgehalt und damit die Sauerstoffmenge mindestens eines, eines Teils oder aller allen Düsen einer Düsenebene zugeführten Gasstroms/Gasströme und/oder der Sauerstoffgehalt mindestens eines, oder eines Teils oder aller einer oder mehreren oder allen der Vielzahl an Düsen eines Feuerraums eines Dampferzeugers zugeführten Gasstroms/Gasströme in analoger Weise individuell einstellbar und regelbar. Insbesondere ist dabei dann der über den oder die Brenner und/oder über die Düse oder Düsen insgesamt in den Feuerraum eingebrachte Sauerstoff oder Sauerstoffüberschuss derart eingestellt, dass das betriebszustandsabhängig jeweils gewünschte Maß nicht überschritten und insbesondere eingestellt ist.
Hierbei ist es möglich, dass jeder der einem Brenner oder einer Düse zugeführten einzelnen Gasströme Kern"luft", Primär"luftn, Sekundär"luft", TertiärλΛluft", Ober"luft", Seitenwand^luft", Overfire „air", etc. als Gasstrom gleicher Art jeweils individuell und separat zu dem jeweils anderen dieser Gasströme dieser Art verstellbar bezüglich ihres jeweiligen Sauerstoffgehaltes ausgebildet ist. Es ist aber auch möglich, jeweils nur einen dieser Gasströme bezüglich seines Sauerstoffgehaltes individuell einstellbar zu gestalten.
Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur in schematischer Darstellung eine vier Brenner 1 umfassende Brennerebene eines fossil befeuerten Feuerraums eines Dampferzeugers. Die Brenner 1 stehen über eine sich in Teilleitungen 2a-2d verzweigende Zuführleitung 2 jeweils mit einer Kohlenmühle 3 in Leitungsverbindung. In der in der Figur dargestellten Auslegung der Anlage, insbesondere des Feuerungssystems für einen Oxyfuel-Betrieb des Dampferzeugers, wird der Kohlenmühle 3 über eine Leitung 4 Cθ2~haltiges rezirkuliertes Rauchgas zugeführt, das über die Leitung 2 auch die Brenner 1 erreicht. Der über die Zuführleitung 4 zugeführte Gasstrom fördert dann die in der Mühle 3 gemahlene Kohle über die Zuführleitung 2 und die Verzweigungen 2a-2d dieses Rauchgas als Primärgas oder Traggas und Kohlestaub den jeweiligen Brennern 1 zu. Im Teillastbetrieb des Dampferzeugers ist es möglich, die Primärgas oder Traggas/Kohle-Zuführung zu den einzelnen Brennern 1, insbesondere zu allen Brennern 1 der dargestellten Ebene, abzuschalten und so die Brenner 1 außer Betrieb zu nehmen. Zur Einstellung des Sauerstoffgehaltes in dem durch die Zuführleitung 4 zugeführten, rezirkulierten Rauchgasstrom ist eine gestrichelt dargestellte Zuführleitung 5 vorgesehen, die mit einem Sauerstofferwärmer β in Leitungsverbindung steht, dem aus einer Luftzerlegungsanlage 7 über eine Leitung 8 ein Sauerstoffgasstrom zugeführt wird. Über die Leitung 5 kann in die Leitung 4 Sauerstoff eingeführt werden, so dass den Brennern 1 reines Rauchgas, eine Mischung aus Rauchgas und Sauerstoff oder reiner Sauerstoff oder aber gar kein Gas zugeführt werden kann. Mittels einer Abzweigleitung 5b ist es auch möglich, den Leitungen 2a-2c unter Umgehung der Mühle 3 einen sauerstoffhaltigen Gasstrom zuzuführen. Mittels nicht dargestellter Einrichtungen oder Vorrichtungen ist der in den Leitungen 5 und 5b sowie 2 und 2a-2d in dem Gasstrom mitgeführte Sauerstoffmassenstrom einstellbar.
Zur individuellen und separaten Versorgung der weiteren in den Brennern 1 vorgesehenen Gasströmungsquerschnitte mit Kern"luft", Sekundär"luft" und Tertiär"luft", wobei der Term „Luft" im Rahmen dieser Anmeldung im Wesentlichen stickstofffreie, sauerstoffhaltige Gasströme, und eben nicht atmosphärische Luft, wohl aber gegebenenfalls reinen Sauerstoff bezeichnet, sind diese an jedem Brenner 1 ebenfalls mit einer eigenen Zuführleitung verbunden. So wird den Brennern 1 über die Zuführleitungen 9a-9d Kern"luftλΛ als Gasstrom dieser Art oder Kategorie , über die Zuführleitungen 1Oa-IOd Sekundär"luft" als Gasstrom dieser Art oder Kategorie und über die Leitungen lla-lld Tertiär^luft" als Gasstrom dieser Art oder Kategorie zugeführt. Die Zuführung eines im Wesentlichen stickstofffreien, sauerstoffhaltigen Gasstromes einer weiteren Art oder Kategorie zu Düsen 13, beispielsweise Ober"luft"gasdüsen, einer Düsenebene erfolgt über die Leitungen 12a-12d. Der Sauerstofferwärmer 6 steht darüber hinaus in Wirkverbindung mit Zuführmitteln 9, 10, 11 und 12, die im Zusammenwirken mit den jeweils zugeordneten Zuführleitungen 9a-9d, 1Oa-IOd, lla-lld und 12a-12d dafür sorgen, dass jede der Zuführleitungen jeweils individuell und/oder separat von den anderen Gasströmen in den jeweils anderen Zuführleitungen insbesondere der gleichen Art oder Kategorie mit Sauerstoff beaufschlagbar ist. Insgesamt sind dadurch der Sauerstoffgehalt des in der jeweiligen Leitung jeweils geförderten Gasstromes einer Art oder Kategorie sowie die Sauerstoffkonzentration dieses Gasstromes und/oder der mit dem Gasstrom geförderte Sauerstoffmassenstrom gezielt einstellbar, so dass dieser jeweilige, gegebenenfalls für die Feuerung oder bei einer gewünschten Kühlung erforderliche, zu den (Gas-) Düsen 13 und/oder einen jeweiligen Brenner 1 geführte sauerstoffhaltige Gasstrom derart regulierbar und einstellbar ist, dass der insgesamt in den Feuerraum eingebrachte Sauerstoff oder Sauerstoffüberschuss das jeweils gewünschte Maß nicht überschreitet. Die Zuführmittel 9, 10, 11 und 12 umfassen auch die Möglichkeit der Zuführung und Zumischung von rückgeführtem, CO2-haltigem Rauchgas sowie die Möglichkeit der Messung und Regelung der jeweiligen Sauerstoffkonzentration in den Einzelströmen in den Zuführleitungen 9a-9d, 1Oa-IOd, lla-lld und 12a-12d, so dass in den Zuführleitungen 9a-9d, 1Oa-IOd, lla-lld und 12a-12d sowie 2 und 2a-2d die den Oxyfuel-Betrieb kennzeichnenden Sauerstoff-Rauchgas-Gemische den Brennern 1 und/oder den Düsen 13 zugeführt werden können. Insbesondere ist die so genannte Luftzahl dadurch gezielt einstellbar und an den jeweiligen Lastfall anpassbar.
Durch diese Ausgestaltung lassen sich nicht nur im Teillastbereich durch die individuell einstellbaren O2- oder Sauerstoff-Gehalte unerwünschte O2- oder Sauerstoff-Gehalte im Rauchgas vermeiden. Auch im Volllastbetrieb lassen sich dadurch gewünschte SauerstoffVerhältnisse gezielt einstellen. So kann im Volllastbetrieb den verschiedenen Brennerquerschnitten eines Brenners 1 oder der Brenner einer Brennerebene individuell jeweils eine unterschiedliche oder zumindest die jeweils gewünschte Beaufschlagung mit einer Sauerstoffkonzentration zugeführt werden, so dass hierdurch ein Flammenbild oder Temperaturbild oder eine Verbrennung analog zum üblichen Luftbetrieb (Nicht-Oxyfuel-Betrieb) eingestellt werden kann. Ebenso ist es möglich eine Vertrimmung in Bezug auf den Sauerstoffgehalt/die Sauerstoffkonzentration zwischen Brennerebenen einzustellen.

Claims

Patentansprüche
1. Dampferzeuger mit einem fossil und/oder mit partikelförmigem, kohlenstoffhaltigem Brennstoff befeuerten Feuerraum und mindestens einer mehrere Brenner (1) umfassenden Brennerebene und/oder mindestens einer Düsen (13) in Form von Oberluftdüsen und/oder Seitenwanddüsen aufweisenden Ebene mit jeweils angeschlossenen Zuführmitteln {9, 10, 11, 12) und/oder Zuführleitungen (2, 4, 5, 9a-9d, 1Oa-IOd, lla-lld, 12a- 12d) durch/mittels welche (r) den Brennern (1) und/oder den Düsen (13) und/oder dem Feuerraum Verbrennungs- und/oder Oxidationssauerstoff bereitstellende Gasströme züführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführmittel (9, 10, 11, 12) und/oder die Zuführleitungen (2, 2a-2d, 4, 5, 9a-9d, 1Oa-IOd, lla- lld, 12a-12d) derart ausgebildet sind, dass zumindest jeweils ein Brenner (1) oder ein Teil der Brenner (1) unabhängig von den jeweils anderen Brennern (1) und/oder jeweils eine Düse (13) oder ein Teil der Düsen (13) unabhängig von den jeweils anderen Düsen (13) mit einem den jeweils gewünschten Sauerstoffgehalt oder die gewünschte Sauerstoffkonzentration und/oder den jeweils gewünschten Sauerstoffmassenstrom bereitstellenden Gasstrom beaufschlagbar ist.
2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Brenner (1) oder ein Teil der Brenner
(1) individuell und/oder separat zu den anderen Brennern
(1) der jeweiligen Brennerebene und/oder eine Düse (13) oder ein Teil der Düsen (13) individuell und/oder separat zu den anderen Düsen (13) einer jeweiligen Düsenebene mit einem bezüglich seines Sauerstoffgehaltes oder seiner Sauerstoffkonzentration und/oder des von ihm mitgeführten Sauerstoffmassenstroms individuell einstellbaren Gasstrom beaufschlagbar ist.
3. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil dieser jeweils einer oder mehreren Brenner- oder Düsenebene (n) und/oder jeweils einem oder mehreren Brenner (n) (1) und/oder einer oder mehreren Düse(n} (13) zugeführten Gasströme einer Art oder Kategorie jeweils individuell und/oder separat von den anderen Gasströmen dieser Art oder Kategorie mit Sauerstoff beaufschlagbar und/oder individuell und/oder separat von diesen anderen Gasströmen gleicher Art oder Kategorie bezüglich ihres Sauerstoffgehaltes oder ihrer Sauerstoffkonzentration und/oder des mit ihnen geförderten Sauerstoffmassenstroms einstellbar ist.
4. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der bei
Teillast des Dampferzeugers, insbesondere zum Zwecke der Kühlung, mit einem sauerstoffhaltigen Gasstrom beaufschlagten Brenner- oder Düsenebene und/oder Brenner (1) oder Düsen (13) ein solches Zuführmittel {9, 10, 11, 12) und/oder eine solche Zuführleitung (2, 2a-2d, 9a-9d, 1Oa-IOd, lla-lld, 12a-12d) aufweist.
5. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundär- und/oder Tertiärgasversorgung jeder Brennerebene und/oder jedes Brenners (1) individuell und/oder separat von anderen Gasströmen dieser Art oder Kategorie mit Sauerstoff beaufschlagbar und/oder individuell und/oder separat von diesen anderen Gasströmen bezüglich ihres Sauerstoffgehaltes einstellbar ist.
6. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerngasversorgung jeder Brennerebene und/oder jedes Brenners (1) individuell und/oder separat von anderen Gasströmen dieser Art oder Kategorie mit Sauerstoff beaufschlagbar und/oder individuell und/oder separat bezüglich ihres Sauerstoffgehaltes einstellbar ist.
7. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärgasversorgung jeder Brennerebene und/oder jedes Brenners (1) individuell und/oder separat von anderen Gasströraen dieser Art oder Kategorie mit Sauerstoff beaufschlagbar und/oder individuell und/oder separat bezüglich ihres Sauerstoffgehaltes einstellbar ist.
8. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberluftdüsenversorgung und/oder die Seitenwanddüsenversorgung jeder Düsenebene und/oder jeder Düse (13) individuell und/oder separat von anderen Gasströmen dieser Art oder Kategorie mit Sauerstoff beaufschlagbar und/oder individuell und/oder separat bezüglich ihres Sauerstoffgehaltes einstellbar ist.
9. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle dem Feuerraum Verbrennungs- und/oder Oxidationssauerstoff zuführenden Gasströme jeder Brennerebene und/oder jedes Brenners (1) und/oder jeder Düsenebene und/oder jeder Düse (13) individuell und/oder separat von anderen Gasströmen der jeweiligen Art oder Kategorie mit Sauerstoff beaufschlagbar und/oder individuell und/oder separat bezüglich ihres Sauerstoffgehaltes einstellbar sind.
10. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Brenner- oder Düsenebene und/oder jeder Brenner (1) oder jede Düse (13) mit mindestens einer einen sauerstoffhaltigen Gasstrom zuführenden Zuführleitung (2, 2a-2d, 4, 5, 9a- 9d, 1Oa-IOd, lla-lld, 12a-12d) verbunden ist, wobei der Sauerstoffgehalt des darin jeweils zugeführten Gasstroms einer Art oder Kategorie unabhängig von den anderen Brenner- oder Düsenebenen und/oder anderen Brennern und/oder Düsen jeweils zugeführten Gasströmen dieser Art oder Kategorie einstellbar ist.
11. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffgehalt im jeweiligen Gasstrom zwischen 0 und 100 Gew.-% oder V,ol.-%, insbesondere kleiner als 21 Vol.-%, einstellbar ist.
12. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Teil der der Zuführleitungen (2, 2a-2d, 4, 5, 9a-9d, 1Oa-IOd, lla-lld, 12a-12d) ein Gemisch aus rückgeführtem CO2- haltigem Rauchgas und zugemischtem Sauerstoff der jeweiligen Brenner- oder Düsenebene und/oder dem jeweiligen Brenner (1) oder der jeweiligen Düse (13) als Gasstrom zugeführt wird.
13. Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampferzeuger zumindest zeitweise in Oxyfuel-Fahrweise betrieben wird.
14. Verfahren zur Zuführung von Verbrennungs- und/oder Oxidationssauerstoff zu Brennern (1) und/oder Düsen (13) eines Feuerraums eines fossil oder mit partikelförmigem, kohlenstoffhaltigem Brennstoff befeuerten Dampferzeugers mit mindestens einer mehrere Brenner (1) umfassenden Brennerebene und/oder mindestens einer Düsen (13) insbesondere in Form von Oberluftdüsen und/oder Seitenwanddüsen aufweisenden Ebene, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest jeweils ein Brenner (1) oder ein Teil der Brenner (1) unabhängig von den jeweils anderen Brennern (1) und/oder jeweils eine Düse (13) oder ein Teil der Düsen (13) unabhängig von den jeweils anderen Düsen (13) mit einem den jeweils gewünschten Sauerstoffgehalt oder die jeweils gewünschte Sauerstoffkonzentration und/oder den jeweils gewünschten Sauerstoffmassenstrom bereitstellenden Gasstrom beaufschlagt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Brenner (1) oder ein Teil der Brenner (1) individuell und/oder separat zu den anderen Brennern (1) der jeweiligen Brennerebene und/oder eine Düse (13) oder ein Teil der Düsen (13) individuell und/oder separat zu den anderen Düsen (13) einer jeweiligen Düsenebene mit einem bezüglich seines Sauerstoffgehaltes oder seiner Sauerstoffkonzentration und/oder des von ihm mitgeführten Sauerstoffmassenstroms individuell einstellbaren Gasstrom beaufschlagt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, zumindest ein Teil der jeweils einer oder mehreren Brenner- oder Düsenebene (n) und/oder jeweils einem oder mehreren Brenner (n) (1) und/oder einer oder mehreren Düse (n) (13) zugeführten Gasströme einer Art oder Kategorie jeweils individuell und/oder separat von den anderen Gasströmen dieser Art oder Kategorie mit Sauerstoff beaufschlagt und/oder individuell und/oder separat von diesen anderen Gasströmen gleicher Art oder Kategorie bezüglich ihres Sauerstoffgehaltes oder ihrer . Sauerstoffkonzentration und/oder des mit ihnen geförderten Sauerstoffmassenstroms eingestellt werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 -16, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1-13 durchgeführt wird.
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