DD231108C2 - Verfahren zum anfahr- und stuetzbetrieb einer kohlenstaubfeuerung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahr- und Stützbetrieb einer Kohlenstaubfeuerung, wobei die Kohlenstaubmühle mit geringer Kohlenaufgabe und geringer Förderluftmenge angefahren und das Kohlenstaub-Fördergas-Gemisch in einen Teilbrenner des Kohlenstaub-Hauptbrenners gefördert wird. Dabei soll eine Fahrweise von Mühle und Brenner mit bedeutend verkleinerter Leistung aber höherer Zündstabilität beim Kaltanfahren erreicht werden. Dies wird dadurch erreicht, daß das Kohlenstaub-Fördergas-Gemisch im Kohlenstaub-Hauptkanal vor Staubleitungsaufteilung gesteuert gedrosselt und gesichert wird.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahr- und Stützbetrieb einer Kohlenstaubfeuerung für einen kohlenstaubgefeuerten Dampferzeuger mit Ventilatormühlenbetrieb sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zum Anfahren von Dampferzeugern mit Kohlenstaubfeuerungen werden in der Regel Ölbrenner gezündet, welche die Brennkammer und den Dampferzeuger bis zu einer Leistung von ca. 20-40% vorwärmen.

Bei genügend hoher Brennkammertemperatur werden die Ventilatormühlen zugeschaltet und der Kohlenstaub an den Hauptbrennern über der brennenden Ölflamme gezündet. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß sehr große Ölmengen verbraucht werden. Bei einem weiteren Verfahren werden die Ölbrenner durch Kohlenstaub-Zündbrenner mit dazugehörigen Kohlenstaubbunkern oder Kohlenstauberzeugungsanlagen ersetzt. In diesem Falle muß entsprechend der bisherigen Ölbrennerleistung und dem bisherigen Ölbrennerbetrieb eine äquivalente Zündstaubmenge zur Verfügung gestellt werden, d. h. vor dem Anfahrprozeß gebunkert sein. Es müssen entsprechend große Kohlenstaub-Zündbrenner vorhanden sein, welche eine äquivalente Wärmeleistung für den bisherigen Ölbrenner besitzen.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, erzeugten Kohlenstaub des Nachbar-Dampferzeugers über eine Nachbar-Dampferzeuger-Verbindung direkt zu den Kohlenstaub-Zündbrennern des anzufahrenden Dampferzeugers oder über einen Zwischenbunker zu fördern; in jedem Falle aber zeitgleich herzustellen und am Zündbrenner zu verbrennen. Alle diese Verfahren haben folgende Nachteile:

Die Kohlenstaub-Hauptbrenner haben eine entsprechend der Mühlenanzahl und der Dampferzeuger-Leistung äquivalente Kohlenstaubleistung. Diese Kohlenstaubleistung pro Hauptbrennersystem bzw. pro Ventilatormühle ist sehr groß und geht auch nur in Grenzen von ca. 50-100% der Mühlenleistung zu regeln. Dabei ist diese Leistung abhängig von dem Temperaturniveau in der Brennkammer bzw. von der Temperatur der rückgesaugten Rauchgase. Ursache hierfür ist das notwendige Einhalten der Temperaturen im Mühlensystem, insbesondere derTemperaturen nach Mühle, die nur in bestimmten Grenzen gefahren werden darf. Außerdem ist bei diesem Verfahren der Kohlenstaub relativ grob. Aus ökonomischen Gründen (Verschleiß im Mühlensystem) ist die Ausmahlung so ausgelegt, daß der Kohlenstaub im Vollast- und Teillastbetrieb der Ventilatormühle bei geringster Ausmahlung und geringstem Mühlenverschleiß optimal verbrennt. Aus diesem Grund kann die Ventilatormühle bei ihrem Betrieb nur eine bestimmte Minimallast fahren, welche eine Durchzündung sichert. Wird die Ventilatormühle im Anfahrbetrieb mit geringerer Brennstoffmenge belastet, dann weist das Gemisch am Brenner eine zu geringe Brennstoffdichte auf, d.h. bei konstantem Fördervolumen der Ventilatormühle wird zu wenig Brennstoff aufgegeben, so daß eine Durchzündung des Gesamtgemisches aufgrund der zu geringen Brennstoffdichte nicht möglich ist.

Wiederum ist aber bei der für die Auslegung notwendigen minimalen Brennstoffbelastung der Ventilatormühle die eingeblasene Brennstoffmenge am Brenner noch so groß, daß sie erhebliche Zündbrennerleistungen des Öl- oder Kohlenstaubzündbrenners erfordert. Z. B. benötigt ein Kohlenstaubhauptbrenner mit einer Kohlenstaubleistung von 30-4Ot Kohlenstaub eine Ölbrennerleistung von ca. 3t oder eine Kohlenstaubbrennerleistung von ca. 8t. In Verbindung mit den langen Anfahrzeiten sind für Kohlenstaub-Zündbrenner-Anlagen bzw. für Kohlenstaub-Zündbrenner dann entsprechend große Kohlenstaubmengen pro Anfahrvorgang notwendig.

Ein weiterer Nachteil ist, daß bei den großen Hauptbrenner-Leistungen beim Zuschalten der Ventilatormühle bzw. der Kohlenstaub-Hauptbrenner eine sehr große Wärmemenge in die Brennkammer eingegeben wird (bei sicherer Zündung der Hauptbrennerflamme), so daß die starke Wärmezufuhr durch Ungleichmäßigkeiten im Anfahrprozeß zu unzlässigen Überhitzungen oder Vorverdampfungen im Wasser-Dampf-System führt, die das Anfahren des Dampferzeugers nicht zulassen.

Dies ist auch die Ursache dafür, daß mit Kohlenstaub-Zündbrennerflammen oder Ölbrennerflammen relativ lange die Brennkammer aufgewärmt werden muß und dadurch entsprechend große Kohlenstaubmengen lagern bzw. vom Nachbar-Dampferzeuger zu den Kohlenstaub-Zündbrennern zu fahren sind.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, von der Ventilatormühle eines in Betrieb befindlichen Dampferzeugers den gesamten Kohlenstaub zur Ventilatormühle oder zu 2 Ventilatormühlen des anzufahrenden Dampferzeugers zu fahren, dort nochmals auszumahlen und mit unter Zugabe von Heiß- oder Kaltluft in das Mühlensystem als reines Primärgemisch an den Hauptbrenner einzublasen. Hierbei kann davon ausgegangen werden, daß die Leistung der Hauptbrenner auf ca. 50% gedrosselt wird. Dieses Verfahren hat folgende Nachteile:

1. Es müssen über zusätzliche Kanäle Ventilatormühlen benachbarter Dampferzeuger miteinander gekoppelt werden. Damit sind zusätzliche Verriegelungen notwendig bzw. entsprechende Kohlenstaubleitungen müssen installiert werden.

2. Die verringerte Brennstoffmenge pro Brenner wird auf alle Teilbrenner des Kohlenstaub-Hauptbrenners eine Mühle verteilt. Damit erfolgt wegen der Luftzugabe zum Fördervolumen eine Verringerung der Konzentration der Kohlenstaubflamme, so daß die Zündbedingungen verschlechtert werden.

3. Diese Lösung ist aufwendig und erfordert entsprechenden Platzbedarf bzw. günstige Standorte von Ventilatormühlen, welche die Verlegung von Verbindungsleitungen gestatten.

4. Für dieses Verfahren müssen zeitgleich die verbundenen Ventilatormühlen und Brennersysteme benachbarter Dampferzeuger betriebsbereit und in Betrieb sein. Störungen einer Mühle bedingen, daß das System nicht genutzt werden kann.

Eine Teillösung für den Betrieb einer Ventilatormühle beim Anfahren eines Dampferzeugers mit geringer Brennstoffleistung ist bekannt geworden, bei der eine an ein Mühlensystem gebundene Kohlenstaub-Zündbrenner-Anlage betrieben wird und daß parallel dazu am Hauptbrennersystem Kohlenstaubleitungen mit einer Klappe oder einem Schieber abgesperrt werden. Das Kohlenstaub-Fördergas-Gemisch wird durch den höheren Druckverlust der noch geöffneten Kohlenstaubleitung zu einem Teilbrenner eines Kohlenstaub-Hauptbrenners mit größerem Vordruck und damit auch ein Teil dieses Kohlenstaub-Fördergas-Gemisches der Kohlenstaub-Zündbrenner-Anlage sowie zu dessen Abscheider gefördert. Dabei wird pro Zeiteinheit eine größere Staubmenge abgeschieden und zum Zündbrenner gefördert.

Weiterhin ist es bei diesem Verfahren möglich, über eine zusätzliche Anfahrleitung vom Mühlensystem direkt auf einen Zündbrenner zu fördern.

Das System geht davon aus, daß kaltes Rauchgas angesaugt und die Kohle zerkleinert wird, aber dabei relativ feucht bleibt (fehlendes Wärmeangebot).

Das beschriebene Verfahren hat den Nachteil, daß zur Förderung des Kohlenstaubes ein hohes Fördervolumen beibehalten wird und damit die Fördergeschwindigkeit im Kohlenstaubkanal nach Mühlensystem annährend gleich bleibt. Das bedeutet wiederum, daß relativ grober und feuchter Staub ausgetragen bzw. zur Kohlenstaub-Zündbrenner-Anlage gefördert und damit keine Zündstabilität erreicht wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zum Anfahr- und Stützbetrieb eines Dampferzeugers mit Hilfe von kleinen Kohlenstaub-Zündbrenner-Anlagen (kleine Brennerleistung und kleines Bunkervolumen) zu entwickeln.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrweise von Ventilatormühle und Hauptbrennersystem mit bedeutend verkleinerter Leistung sowie eine höhere Zündstabilität beim Kaltanfahren zu erreichen.

Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß das Kohlenstaub-Fördergas-Gemisch im Kohlenstaub-Hauptkanal vor Staubleitungsaufteilung gesteuert gedrosselt und gesichtet wird.

Zur Realisierung ist erfindungsgemäß der abgeschiedene Kohlenstaub gebunkert und/oder mit oder ohne Fördergas dem in Betrieb befindlichen Teilbrenner des Kohlenstaub-Hauptbrenners oder dem Kohlenstaub-Zündbrenner oder einer Einlauföffnung in die Brennkammer zugeteilt. Dabei werden je nach Bedarf 25% bis 75% der Kohlenstaubleitungen und Hauptbrenneröffnungen mittels Klappe oder Schieber geschlossen, so daß aufgrund des großen Druckverlustes, der durch den Transport des Fördergases über den geöffneten Teil des Kohlenstaubbrenners eintritt, das Fördervolumen extrem stark gedrosselt wird.

Die Drosselung erfolgt dabei erst im Bereich des Aufteilens der Kohlenstaubleitungen, so daß im Bereich Sichter und auch im Bereich des gemeinsamen Kohlenstaubkanales bis zur Aufteilung keine Querschnittsänderung erfolgt. Damit verringert sich in diesem Kanal bereich die Fördergeschwindigkeit extrem stark. Durch die abgesenkte Fördergeschwindigkeit tritt bei Zugabe von Rohbraunkohle entsprechend den Gesetzen der Fördertechnik ein verringertes Fördervermögen des Kohlenstaubes ein. Entsprechend dem FRUUDESCHEN Modellgesetz Fr = w²/d · g (w—Fördergeschwindigkeit, d — Korndurchmesser, g — Erdbeschleunigung), welches die pneumatische Förderung von Korngrößen umschreibt, sind die Fördergeschwindigkeiten für ein zu förderndes Korn proportional der Wurzel aus dem Verhältnis der Durchmesser:

Wenn sich somit die Fördergeschwindigkeit Wi des Födervolumens durch das Drosseln im Bereich der Kohlenstaubleitungen halbiert, bedeutet dies, daß die dabei max. zu fördernden Korndurchmesser d₂ auf ca. 70% des Ausgangsdurchmessers U₁ zurückgehen. D. h., daß sich der mittlere Korndurchmesser des zu fördernden Korns stark verringert. Dies wird dadurch erreicht, daß im Kohlenstaubkanal nach Sichter bis zu dem Bereich der Kohlenstaubleitungsaufteilung aufgrund der geringen Fördergeschwindigkeit sich grobe Kornteile nicht fördern lassen und zurück in das Mühlensystem bzw. in die Sichter fallen. Dort gehen sie über den Grießrücklauf in das Mühlensystem zurück und werden erneut gemahlen. Es wird also ein ständiges Ausfällen von groben Staubteilchen im Bereich des Kohlenstaubkanals mit geringer Fördergeschwindigkeit stattfinden, welches zur Übermahlung des Kohlenstaubgemisches führt.

Ausführungsbeispiel

Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt:

Fig. 1: die Anordnung der gedrosselten Förderstrecke in Verbindung mit einer Kohlenstaub-Zündbrenner-Anlage an einer

Brennkammer, Fig.2: die Ausgestaltung des Kohlenstaubkanals nach Mühle und vor Staubleitungs-Aufteilung zur Drosselung des

Förderquerschnitts mit Klappe, Fig. 3: die Ausgestaltung des Kohlenstaubkanals nach Mühle und vor Staubleitungs-Aufteilung zur Drosselung des

Förderquerschnittes mit Schieber, Fig. 4: die Anordnung der gedrosselten Förderstrecke in Verbindung mit einer auf den Kohlenstaub-Hauptbrenner wirkenden

Kohlenstaub-Zündbrenner-Anlage einschließlich deren Steuerung, Fig. 5: die Anordnung der elektrischen Zündeinrichtung im Teilbrenner.

Die Brennkammer 13 eines 815-t/h-Dampferzeugers weist die Ventilatormühlen 1.1; 2.1; 3.1; 4.1; 5.1; 6.1 auf (Fig.1). Die Kohlenstaubleitungen nach Ventilatormühle teilen sich in je zwei Kohlenstaubleitungen 1.2; 1.3; 2.2; 2.3; 3.2; 3.3; 4.2; 4.3; 5.2; 5.3; 6.2; 6.3 auf. Dabei sind unmittelbar vor der Aufteilung an den Mühlen 1.1; 2.1; 3.1; 5.1 Schieber 1.4; 2.4; 3.4; 5.4 derart angebracht, daß jeweils der eine Kohlenstaubkanal 1.3; 2.3; 3.3; 5.3 verschließbar und der offene Kohlenstaubkanal 1.2; 2.2; 3.2; 5.2 teilweise verschließbar ist. Unmittelbar vor den Schiebern 1.4; 2.4; 3.4; 5.4 sind die Abzweigkanäle 1.5; 2.5; 3.5; 5.5 zu den Zyklon-Bunker-Systemen 1.6; 2.6; 3.6; 5.6 angebracht. Dabei wird das Abgas des Zyklon-Bunker-Systems 1.6; 2.6; 3.6 über die Abgasleitungen 1.8; 2.8; 3.8 in die Rauchgasrücksaugungen der Mühlen 1.1; 2.1; 3.1 geleitet und das Abgas des Zyklon-Bunker-Systems 5.6 über die Abgasleitung 5.8 in den zweiten Zug 14 des Dampferzeugers im Bereich nach Economiser eingeleitet. Unterhalb der Zyklon-Bunker-Systeme sind Zündstaubleitungen zu den Kohlenstaub-Zündbrennern 1.7; 2.7; 3.7; 5.7 angebracht. Die Kohlenstaub-Zündbrenner sind mit elektrischen Zündeinrichtungen, z.B. je nach Wahl des Typs mit elektrischen Zündkassetten bzw. elektrischen Zündlanzen ausgestattet, welche Thermoelemente und Temperaturanzeigen 1.10; 2.10; 3.10; 5.10 aufweisen. Diese Temperaturanzeigen sind mit den Drehzahlverstelleinrichtungen der Zuteiler der Ventilatormühlen 1.1; 2.1; 4.1; 5.1 gekoppelt. Die Ventilatormühlen weisen Stromaufnahmeanzeigen ausweiche bei den Mühlen 1.1; 2.1; 4.1; 5.1 ebenfalls mit den Drehzahlverstelleinrichtungen der Zuteiler gekoppelt sind.

Der Sichter 15 ist nach den Mühlen 1 über das Zwischenstück 16 und Mühlenschieber 29 mit dem Kohlenstaubkanal 17 verbunden (Fig. 2 und 3). An den Kohlenstaubkanal 17 schließt sich die Aufteilung der zwei Kohlenstaubleitungen 2; 3 an, welche über Zwischenwände 19 in Kohlenstaubfinger aufgeteilt sind, um eine gleichmäßige Kohlenstaubverteilung bis zum Kohlenstaub-Hauptbrenner zu gewährleisten. Die Klappe 18 ist dabei im Kohlenstaubkanal 17 in der Aussparung 20 untergebracht (Fig. 2), um im Dauerbetrieb und eingeklapptem Zustand nicht zu stark zu verschleißen. Im Kohlenstaubkanal 17 ist der Schieber 4 angeordnet (Fig. 3), der die Kohlenstaubleitung 3 vollständig und die Kohlenstaubleitung 2 teilweise verschließt

Die Wirkungsweise ist dabei folgende:

Der Dampferzeuger soll angefahren werden, die Bunker 1.6; 2.6; 3.6; 5.6 sind mit Kohlenstaub gefüllt (Fig. 1). Der Bunkerinhalt beträgt z. B. 4t Kohlenstaub.

Die elektrischen Zündeinrichtungen werden in Betrieb genommen und die Kohlenstaub-Zündbrenner vorgewärmt. Nach Überschreiten einer vorgeschriebenen Zündtemperatur an den Temperaturanzeigen 1.10; 2.10; 3.10; 5.10 wird Kohlenstaub auf die Kohlenstaub-Zündbrenner 1.7; 2.7; 3.7; 5.7 gegeben und stabil gezündet (z.B. Zündflamme 5.9).

Über ein Zeitrelais oder Handsteuerung wird der Zeitpunkt festgelegt, nach welchem bei in Betrieb befindlichen Kohlenstaub-Zündbrennern der Anfahrbetrieb der Ventilatormühlen und in welcher Reihenfolge vorgenommen wird. Am Beispiel der Ventilatormühle 5.1 wird dies erläutert.

Nach einem Zeitintervall von z. B. 10min wird mit dem Schieber 5.4 die Kohlenstaubleitung 5.3 vollständig und die Kohlenstaubleitung 5.2 teilweise verschlossen. Danach wird die Mühle 5.1 in Betrieb genommen. Die heißen Rauchgase der Zündflamme 5.9 werden über die Rauchgasrücksaugung angesaugt und die Mühle 5.1 vorgewärmt. Dabei wird die Fördergas-Temperatur nach Mühle 5.1 ansteigen (Temperaturmeßstelle 5.11).

Nach Erreichen einer max. Temperatur wird der Zuteiler der Mühle 5.1 mit vorgegebener Zuteilerdrehzahl in Betrieb gehen. Dabei herrschen in der Rauchgasrücksaugung niedrige Rauchgastemperaturen. Aufgrund der Drosselung des Fördervolumens wird nur eine sehr geringe Fördergeschwindigkeit erreicht (Fig.3).

Durch die Drosselung über den Schieber 4 wird der Querschnitt 21 der Kohlenstaub-Leitung 3 vollständig und der Querschnitt 22 der Kohlenstaub-Leitung 2 teilweise verschlossen, so daß nur noch ein freier Querschnitt 23 zur Kohlenstaub-Leitung 2 vorhanden ist. Damit wird eine Drosselung des Fördervolumens erreicht, so daß trotz erhöhten Druckaufbaus nach Mühle 5.1 die Geschwindigkeit im Kohlenstaubkanal 17 nur ca 50% der Geschwindigkeit bei Vollast ist. D.h., die geringe Fördergeschwindigkeit mit der Strömung 24 führt zum Ausfällen von grobem Kohlenstaub 25. Dies wird insbesondere im Bereich des Schiebers 4 erfolgen, da dort eine Umlenkung bzw. ein Aufprallen der Kohlenstaubteilchen auf den Schieber 4 erfolgt und die Strömung 26 eintritt. Dadurch wird das Ausfällen von grobem Kohlenstaub 25 und das Herabfallen des Kohlenstaubes in den Sichter 15 beschleunigt. Dieser Kohlenstaub 25 fällt über Sichter 15 und Grießrücklauf in die Mühle 1 zurück, wird erneut gemahlen und bei entsprechend guter Staubfeinheit über die Strömung 24 in die Kohlenstaub-Leitung 2 geführt. Dort wird die Strömungsgeschwindigkeit annähernd der des Normalbetriebes der Kohlenstaub-Hauptbrenner entsprechen.

Durch diesen Sichtvorgang im Kohlenstaubkanal 17 wird der Kohlenstaub extrem fein gemahlen, besitzt eine ca. 5- bis 8fache größere Oberfläche gegenüber Normalbetrieb, ist nur gering aufgetrocknet und weist hohe Staubfeuchte auf. Die Förderung erfolgt jedoch bei großen Staubdichten pro Fördergasmenge. D.h., gegenüber dem Staub-Fördergas-Gemisch von 200 bis 300g/m³ bei normalem Betrieb wird die Staubmenge bis auf 500 bis 600g/m³ und weiter erhöht. Die feine Ausmahlung und auch hohe Staubdichten am Kohlenstaub-Hauptbrenner führen dazu, daß in der kalten Brennerkammer 13, die Hauptbrennerflamme 5.12 (Fig. 1) stabil brennt und nur von einer kleinen Kohlenstaub-Zündflamme 5.9 gestützt werden braucht.

Wird aufgrund der Mengen an ausgefälltem grobem Kohlenstaub 25 die Staubbelastung und der Grießumlauf im Mühlensystem derart ansteigen, daß die max. zulässige Stromaufnahme l_max des Mühlenantriebes überschritten wird, so wird die Zuteilerdrehzahl auf 0 gehen und ein Freifahren der Ventilatormühlen erfolgen. Wenn die Stromaufnahme wieder auf den Wert !norm abgesunken ist, wird der Zuteiler wieder in Betrieb gehen.

So wird gesichert, daß ein max. Staubstrom über die Strömung 24 zu den noch offenen Kohlenstaub-Leitungen 2 gefördert wird und eine max. Zündstabilität der Hauptbrennerflamme 5.12 gesichert ist. Sollte bei dieser Fahrweise der Kohlenstaub-Zündbrenner 5.7 instabil brennen bzw. die Zündflamme 5.9 erlöschen, so erfolgt ein sprunghaftes Absinken der Temperatur des Thermoelementes 5.10. Dieses Signal wird genutzt, um sofort die Mühle 5.1 außer Betrieb zu nehmen oder mindestens die Zuteilerdrehzahl auf 0 zurückzufahren.

Erhöht sich die Temperatur 5.10 wieder auf den Zündbereich, d. h. der Kohlenstaubzündbrenner ist stabil gezündet, so wird entsprechend den Vorgaben nach einer bestimmten Zeit die Mühle 5.1 wieder in Betrieb genommen. Es ist auch möglich, das Thermoelement 5.10 durch eine Flammenüberwachungsanlage zu ersetzen.

Ist die Klappe 18 angeordnet (Fig. 2), so wird diese bis an die Kanalzwischenwand der Staubleitungen 2; 3 anschlagen und das sich bildende schräge Dach führt zur verstärkten Umlenkung der Strömung 26 mit einer verstärkten Rückströmung von ausgefälltem grobem Kohlenstaub 25 im Bereich der Aussparung 20 in den Sichter 15. Hier sichert wegen fehlender Drosselung am Eintritt der Strömung 24 in die Kohlenstaubleitung 2 die höhere Strömungsgeschwindigkeit in den durch die Zwischenwände 19 gebildeten Kohlenstaub-Fingern einen sicheren Transport des angereicherten Kohlenstaubgemisches. Es ist aber auch möglich, die Klappe 18 so anzuordnen, daß ein trichterförmiger Einlaufkanal zur Kohlenstaub-Leitung 2 entsteht. In diesem Fall wird eine homogene Strömung 24 ohne Rückströmung im Kohlenstaub-Kanal 17 erreicht. Das Ausfällen von grobem Kohlenstaub erfolgt schon im unteren Kanalbereich. Dieser Vorgang wird durch diffusorartige Kanalerweiterung im Bereich des Zwischenstückes 16 oder kurz darüber verstärkt. Die gleiche Wirkung wird aber auch erreicht, wenn der Abzweigkanal 5 (Fig. 2) zum Zyklon-Bunker-System 5.6 (Fig. 1) oder Zyklon (Fig. 4) geführt ist. Dann wird die homogene Strömung 24 über dem gesamten Querschnitt des Kohlenstaub-Kanals 17 gefördert und auch feiner Staub in den Abzweigkanai 5 abgesaugt. Dabei ist es möglich, zur Wirksamkeitserhöhung der Abscheideströmung 26 den Abzweigkanal 5 im Bereich der offenen Kohlenstaubleitung 2 oder im Bereich Sichter einzubinden.

Eine weitere Lösung kann zur stabilen Zündung von Kohlenstaub-Hauptbrennerteilen beim Anfahren benachbarter Dampferzeuger genutzt werden. In diesem Falle ist der Abzweigkanal 5 (Fig. 2) direkt mit einer Kohlenstaub-Leitung 2; 3 oder nur mit einem einzelnen Kohlenstaub-Brennerfinger 43 (Fig. 5) eines Mühlen-Hauptbrenner-Systems eines benachbarten Dampferzeugers verbunden.

Der erhöhte Druckaufbau vor der Klappe 18 wird dabei genutzt, um zündfähigen Feinststaub über die Hauptbrennerteile des benachbarten Dampferzeugers einzublasen und dort eine stabile Zündflamme zu erzeugen. Dabei kann wahlweise das genutzte Mühlen-Hauptbrenner-System des benachbarten Dampferzeugers in oder außer Betrieb sein.

In einer weiteren Lösung wird der Kanal 5 (Fig. 2) in die Saugseite des Mühlen-Hauptbrenner-Systems des benachbarten Dampferzeugers eingebunden. Bei in Betrieb oder außer Betrieb befindlichem Zuteiler wird Feinstaub zugeführt, dieser nochmals gemahlen, dann mit oder ohne Staub vom Zuteiler des benachbarten Dampferzeugers am Hauptbrenner eingeblasen und stabil gezündet. Wird dabei durch einen Schieber die Ansaugung von kalten Rauchgasen des anzufahrenden benachbarten Dampferzeugers vermindert, so wird nur ein Feinstaub-Fördergas-Gemisch über den Abzweigkanal 5 angesaugt. In diesem Fall kann über Heiß- oder Kaltluftzugabe im anzufahrenden Mühlensystem das Gemisch mit Luft angereichert, förderfähig und zündfähig gestaltet werden. Auch hier ist es möglich, daß dieses benachbarte Mühlen-Hauptbrenner-System zusätzlich mit einer Klappe 18 zur Abschottung eines Kohlenstaubkanales 3 ausgerüstet ist, um die damit schon beschriebenen Vorteile erneut wirksam werden zu lassen.

In dem Zyklon 6 ist der Abzweigkanal 35 über den Diffusor 30 eingebunden (Fig. 4). Der Abzweigkanal 5 mündet in den Sichter 15 der Ventilatormühle 1 und ist über einen druckfesten Schieber 27 absperrbar. Am Eintritt in den Sichter 15 ist die Abzugsvorrichtung 28 angeordnet. Der Kohlenstaub-Kanal 17 und der Sichter 15 wird durch den Mühlenschieber 29 getrennt. Der Kohlenstaub-Kanal 17 mündet über die Kohlenstaubleitungen 2; 3 in den Hauptbrenner 33. Der Schieber 4 sperrt die Kohlenstaub-Leitung 3ab. Die Mühle 1 saugt über die Rauchgasrücksaugung 31 aus der Brennkammer 13 Rauchgase an und ist durch den Rauchgasrücksaugschieber 32 absperrbar.

In den Zyklon 6 ist weiterhin das Tauchrohr 41 eingebunden. Das Tauchrohr 41 ist über den Rohrbogen 42 mit der Abgasleitung 8 verbunden, wobei zwischen Tauchrohr 41 und Abgasleitung 8 ein Verhältnis der Querschnittsflächen von vorzugsweise 3:2 besonders günstig ist. Die Abgasleitung 8 mündet in den Rauchgaskanal des Dampferzeugers, welcher sich zwischen zwei Heizflächen befindet. Der Eintritt in den Rauchgaskanal ist über den druckfesten Schieber 34 abgesperrt. Der Gasabzug aus dem Zyklon 6 erfolgt über die Abgasleitung 8 mit dem druckfesten Schieber 34 in die Brennkammer 13 oberhalb des Nachbrennrostes 50. Der Zyklon 6 ist in seinem Auslauf mit dem druckfesten Zellrad 36, dessen Auslauf in die Kohlenstaubleitung 2 mündet, abgeschlossen. Über die Anzeige 11 für die Temperatur nach Mühle und den Regler 37 ist eine Steuerung über die Steuerleitung 38 des Antriebs vom Zell rad 36 möglich. Das System ist vom Schieber 27 über Zyklon 6 bis zum Zellrad 26 bzw. Schieber 34 druckfest ausgelegt

Die Wirkungsweise ist dabei folgende:

Beim Anfahren der Ventilatormühle 1 wird der Schieber 4 so betätigt, daß die Kohlenstaub-Leitung 3 verschlossen wird und das Fördervolumen nun über die Kohlenstaub-Leitung 2 gefördert wird. Dabei tritt eine Drosselung des Förderquerschnitts und eine Erhöhung des Druckes nach Mühle im Bereich Sichter 15 und im Kohlenstaubkanal 17 ein. Somit wird feiner Staub über den Kanal 17 auf Grund der geringeren Fördergeschwindigkeit gefördert und mit erhöhter Geschwindigkeit durch die Kohlenstaub-Leitung 2 zum Teilbrenner 43 des Kohlenstaub-Hauptbrenners 33 gedrückt. Gleichzeitig wird aber über die Abzugsvorrichtung 28 und die Abzweigleitung 35 Kohlenstaub-Fördergas-Gemisch zum Zyklon 6gefördert. Der abgeschiedene Kohlenstaub wird über das in Betrieb befindliche Zellrad 36 ebenfalls dem Teilbrenner 43 zugeführt und damit dort das Fördergas extrem stark mit Kohlenstaub angereichert, so daß die Zündstabilität auch in der kalten Brennkammer 13 gesichert ist. Dieses System kann dabei so zeitig in Betrieb genommen werden, daß das Ventilatormühlensystem auch bei niedrigen Rauchgasrücksaugtemperaturen und niedriger Brennkammertemperatur zeitiger als bisher zuschaltbar ist.

Zur Zündunterstützung ist es auch möglich, den Teilbrenner 43 in mehrere Kohlenstaubfinger aufzuteilen und dabei den obersten Kohlenstaubfinger 43.1 einer elektrischen Zündeinrichtung zu versehen, um somit die Zündung des staubreichen Gemisches zu sichern (Fig. 5).

Dabei ist der Oberluftkanal 49 an seinem Brennereintritt über eine einschwenkbare Klappe 45 verschließbar. Die Klappe 45 ist dabei starr mit der elektrischen Zündkassette 40 verbunden, welche in das Brennermundstück einschwenkbar ist (Schwenkbereich 47) und mit der Klappe 45 die Rücksprungstufe 45.1 bildet.

Wenn beim Anfahren des Hauptbrenners über den Brennerfinger 43.1 durch die Zugabe von Zündstaub über das Zellrad 36 hochkonzentriertes Kohlenstaub-Gemisch eingeblasen wird, tritt folgende Wirkung ein:

Die sich durch die Absperrung des Oberluftkanals 49 bildende Rücksprungstufe 45.1 führt in diesem Bereich zur Abschätzung von Feinstaub-Fördergas-Gemisch mit der Bildung eines Rezirkulationswirbels46. Dabei wird der durch die auf über 500⁰C aufgeheizte Zündkassette 40 gebildete Rezirkulationswirbel 46 erwärmt und stabil gezündet.

Der dafür notwendige Sauerstoff wird dabei dem Fördergas entnommen, welches wahlweise durch Zugabe von Heiß- oder Kaltluft im Mühlensystem mit Sauerstoff angereichert wird. Es ist aber auch möglich, über Öffnungen in der Klappe 45 Sekundärluft und/oder über Öffnungen im Bereich des Abdichtkastens 48 durch die Zündkassette vorgewärmte Sekundärluft in die Rücksprungstufe 45.1 zuzugeben. Dabei kann durch Richtungsanordnung der Öffnungen dieser Sekundärluftstrahl den Rezirkulationswirbel noch verstärken.

Es ist aber auch möglich, bei guten Brennstoffen die einschwenkbare Klappe 45 ohne Zündkassette 40 zu betreiben und o.g. Zündeffekt zu erreichen.

Nachdem die Mühle zur Vollast überführt wird, wird die Zündkassette 40 außer Betrieb genommen und in die Abdichtkasten 48 zurückgeschwenkt, wobei die Klappe 45 die Brennermundöffnung verschließt.

Selbstverständlich kann die Zündkassette 40 durch jede andere Zündeinrichtung, z. B. durch ein elektrisch oder mit Heißdampf beheiztes Rohr oder einen ein- und ausschiebbaren Zündstab oder Gas- bzw. Ölzündbrenner ersetzt werden. Es ist aber auch möglich, das Zellrad durch einen Schieber zu ersetzen und die abgeschiedene Staubmenge mit geringen Anteilen an Fördergas direkt dem Hauptbrenner bei geöffnetem Schieber zuzuteilen. Bei Dauerbetrieb ist es möglich, den Zyklonauslauf direkt über die Leitung 44 oberhalb oder im Zündbereich der Hauptbrenner in die Brennkammer einzubinden und dort staubreiches Fördergas einzuleiten (Fig.4) und damit den Kohlenstaub-Zündbrenner zeitweise zu ersetzen. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, daß unterhalb des Zyklons 6 ein Hosenstück angebracht ist, wobei ein Kanalteil über das Zellrad 36 zum Teilbrenner 43 führt und der andere Kanalteil des Hosenstückes über ein weiteres Zellrad und die Leitung 44 zum Kohlenstaub-Zündbrenner 7 führt. Damit ist es möglich, auch Kohlenstaub-Zündbrenner 7 während des Anfahrprozesses zu betreiben. Es ist aber auch möglich, zwischen Zyklon 6 und Leitung 44 nach dem Hosenstück noch einen zusätzlichen Bunker mit druckfestem Schieber anzuschließen, um eine zusätzliche Speicherfähigkeit für den Kohlenstaub-Zündbrenner 7 zu erreichen. In diesem Falle wird das Zyklon-Bunker-System zum Anfahren des Dampferzeugers aus dem kalten Zustand bei außer Betrieb befindlicher Ventilatormühle genutzt und erst nach einem gewissen Vorwärmzustand der Brennkammer 13 wird das Ventilatormühlensystem bei teilweise geschlossenem Schieber 4 in Betrieb genommen und das Zellrad 36 zur Anreicherung des Teilbrenners 43 genutzt. Ist die Bunkerreserve für die Kohlenstaub-Zündbrenner 7 aufgebraucht, kann mit mehreren Mühlensystemen bei geschlossenen Kohlenstaub-Leitungen 3 und in Betrieb befindlichen Zellrädern 26 eine hohe Zündstabilität der Teilbrenner 43 mit extrem niedriger Dampferzeugerlast langzeitig ohne Öleinsatz gefahren werden. Aber auch im Dauerbetrieb der Ventilatormühle 1 im Bereich niedriger Temperatur nach Mühle 1, d. h. bei hoher Belastung bzw. bei schlechter Brennstoffqualität, kann das Zyklon-Bunker-System bei geöffnetem Schieber 27; 34 über die Abzugsvorrichtung 28 an das Mahlsystem und den Sichter 15 angeschlossen sein. Dabei wird sich der Zyklon 6 mit Staub füllen, im Bereich des Tauchrohres 41 verschließen und ein ständiger Inertgasstrom wird über kleine Öffnungen im Tauchrohr 41 unterhalb des Zyklondeckes die Beströmung des Zyklones 6 staubfrei sichern. Sinkt jetzt der Brennstoffheizwert bzw. die Zündstabilität des Brennstoffes und muß die Mühlenleistung erhöht werden, sinkt dabei die Temperatur nach Mühle 1 (Fördergastemperatur 11) unter den Grenzwert T_Mmin, dann wird über den Regler 37 ein Impuls auf den Antrieb des Zellrades 36 ausgeübt, so daß das Zellrad 36 in Betrieb geht. Damit wird Kohlenstaub vom Zyklon 6 in den Teilbrenner 43 zugegeben und die Gesamtleistung des Kohlenstaub-Hauptbrenners 33 steigt. Gleichzeitig sinkt der Füllstand im Bunker 6, der Fördergasstaubstrom wird über den Abzweigkanal 5 angesaugt und es findet eine Abscheidung statt. Durch die zusätzliche Absaugung von Kohlenstaub-Fördergas-Gemisch aus dem Sichter 15 über die Abzugsvorrichtung 28 wird eine Leistungssteigerung der Ventilatormühle 1 dadurch erreicht, daß bei geöffnetem Schieber 4 ein höheres Fördervolumen durch die Mühle durchgesetzt wird, eine größere rückgesaugte Rauchgasmenge durch die Rauchgasrücksaugung 31 zugeführt werden kann und damit auch entsprechend mehr Brennstoff über den Zuteiler auf das Mühlensystem gegeben werden kann. Durch diese Leistungssteigerung der Ventilatormühle 1 bei gleichzeitiger Zunahme des Fördervolumens durch die zusätzliche Absaugung an der Abzugsvorrichtung 28 wird die Temperatur nach Mühle 1 (Fördergastemperatur 11) wieder steigen oder bei gleicher Temperatur nach Mühle kann die Brennstoffmenge über den Zuteiler gesteigert werden. Dabei wird ein ständiger Kohlenstaubstrom über den Zyklon 6 und das Zellrad 36 zusätzlich aus dem Sichter 15 gefördert und parallel zum Kohlenstaub-Fördergas-Gemisch, welches aus dem Kohlenstaubkanal über die Kohlenstaubleitungen 2; 3 und zum Kohlenstaub-Hauptbrenner 33 gefördert wird, zusätzlich über den Teilbrenner 43 dem Kohlenstaub-Hauptbrenner 33 über das Zellrad 36 zugegeben.

Das System kann aber auch für plötzliche Kohlestörungen und Kohleunterbrechungen genutzt werden, weil dann durch die Inbetriebnahme des Zellrades 36 zusätzlich Kohlenstaub am Brenner 33 angeboten wird. Es werden folgende Vorteile erreicht:

1. Das Mühlensystem kann bei geringer zündstabiler Brennerleistung bzw. teilweise abgeschalteten Hauptbrennern auch im Anfahrbetrieb des Dampferzeugers beliebig lange in Betrieb bleiben.

2. Die Leistung der die Kohlenstaub-Hauptflamme stützenden Öl-/Gas- oder Kohlenstaub-Zündbrenner ist kleiner auslegbar.

3. Es wird weniger Öl, Gas oder gebunkerter Kohlenstaub zum Anfahren benötigt.

4. Die Bunkerleistung kann kleiner sein bzw. Bunker können eingespart werden.

5. Die Staubabscheidung kann mit geringerer Leistung erfolgen; Lüfter werden eingespart.

6. Das Zyklon-Bunker-System kann druckfest ausgelegt werden.

7. Die Mühle kann Feinststaub erzeugen; dieStabbbeladung kann erhöht werden.

8. Die Mühle kann zeitiger bei niedriger Rauchgastemperatur in Betrieb genommen werden und auch extrem feuchten Staub ausmahlen und zum Brenner fördern.

9. Die Mühlenleistung kann erhöht werden, es kann Brennstoff mit einem niedrigeren Heizwert gemahlen werden.

Claims (16)

1. Verfahren zum Anfahr- und Stützbetrieb einer Kohlenstaubfeuerung, wobei die Kohlenstaubmühle mit geringer Kohleaufgabe und geringer Förderluftmenge angefahren und das Kohlenstaub-Fördergas-Gemisch in einem Teilbrenner des Kohlenstaub-Hauptbrenners gefördert wird, gekennzeichnet dadurch, daß das Kohlenstaub-Fördergas-Gemisch im Kohlenstaub-Hauptkanal vor Staubleitungsaufteilung gesteuert gedrosselt und gesichtet wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Drosselung des Kohlenstaub-Fördergas-Gemisches in Abhängigkeit von der Temperatur am Kohlenstaub-Hauptbrenner gesteuert wird.

3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Drosselung des Kohlenstaub-Fördergas-Gemisches in Abhängigkeit von der Temperatur an einem Kohlenstaub-Zündbrenner gesteuert wird.

4. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Sichtung des Kohlenstaub-Fördergas-Gemisches durch Verstellung der Zuteilerdrehzahl in Abhängigkeit von der Temperatur am Kohlenstaub-Hauptbrenner oder am Kohlenstaub-Zündbrenner gesteuert wird.

5. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Sichtung des Kohlenstaub-Fördergas-Gemisches durch Verstellung der Zuteilerdrehzahl in Abhängigkeit vom Signal einer Flammenüberwachungseinrichtung gesteuert wird.

6. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Sichtung des Kohlenstaub-Fördergas-Gemisches durch Verstellung der Zuteilerdrehzahl in Abhängigkeit von der Stromaufnahme der Ventilatormühle gesteuert wird.

7. Verfahren nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß der abgeschiedene Kohlenstaub gebunkert oder/und mit oder ohne Fördergas dem in Betrieb befindlichen Teilbrenner des Kohlenstaub-Hauptbrenners oder den Kohlenstaub-Zündbrennern oder einer Einlauföffnung in die Brennkammer zugeteilt wird.

8. Verfahren nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß der Kohlenstaub gesteuert zugeteilt wird.

9. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Teil des Kohlenstaub-Fördergas-Gemisches vor Staubleitungsaufteilung gesteuert abgezogen und in einem Abscheidersystem feiner Kohlenstaub abgeschieden wird.

10. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, gekennzeichnet dadurch, daß vor Staubleitungsaufteilung (2; 3) eine die Staubleitungen (17) ganz und/oder teilweise absperrende Verschlußeinrichtung (4; 18) angeordnet sowie als Umlenkung und Prallplatte ausgebildet ist.

11. Anordnung nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß vor Staubleitungsaufteilung (2; 3) eine absperrbare Leitung (5) in den Kohlenstaubkanal (17) eingebunden ist.

12. Anordnung nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß die Leitung (5) mit einem Staubabscheidersystem (6) und/oder mit einem Mühlen-Hauptbrenner-System eines Nachbar-Dampferzeugers verbunden ist.

13. Anordnung nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß in den Sichter (15) der die Staubleitungsaufteilung (2; 3) aufweisenden Mühle (1) eine weitere absperrbare Leitung (35) eingebunden ist.

14. Anordnung nach Punkt 13, gekennzeichnet dadurch, daß die weiter absperrbare Leitung (35) mit einem Staubabscheidersystem (6) und/oder mit einem Mühlen-Hauptbrenner-System verbunden ist.

15. Anordnung nach Punkt 11 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß das Staubabscheide-System (6) mit einem Teilbrenner (43) des Kohlenstaub-Hauptbrenners (33) steuerbar verbunden ist.

16. Anordnung nach Punkt 11 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß das Staubabscheide-System (6) mit einem Kohlenstaub-Zündbrenner (7) steuerbar verbunden ist.

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen