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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Heizkesselanlage wie zum Beispiel eine kohlebefeuerte Heizkesselanlage. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Heizkesselanlage, die zum Einsatz mit einer Trockenschlackefordervorrichtung als Aschefördereinrichtung zum Befördern von Asche, die aus dem Heizkessel ausgestoßen wird, geeignet ist, und ein Verfahren zum Betreiben der Heizkesselanlage.
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Stand der Technik
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Als herkömmliche Heizkesselanlage der vorstehend genannten Art ist eine kohlebefeuerte Heizkesselanlage bekannt, die zum Beispiel einen Heizkessel, eine regenerative Luftvorwärmungseinheit mit einem Wärmeübertragungsabschnitt zum Vorwärmen von Luft, die von außen eingebracht wird, und zum Zuführen der vorgewärmten Luft als Verbrennungsluft zum Heizkessel, und eine Trockenschlackefördervorrichtung umfasst, die ein Förderband zum Befördern von aus dem Heizkessel ausgestoßener Asche und eine das Förderband überdeckende Förderbandeinhausung aufweist.
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In einer derartigen kohlebefeuerten Heizkesselanlage wird Kühlluft von außen durch einen in der Förderbandeinhausung der Trockenschlackefördervorrichtung gebildeten Lufteinlass eingebracht, um Eigenwärme aus der auf dem Förderband beförderten Asche zurückzugewinnen und in der Asche verbliebene unverbrannte Stoffe zu verbrennen, und ein Teil der auf diese Weise innerhalb der Förderbandeinhausung auf eine hohe Temperatur erwärmten Kühlluft kann zum Heizkessel zurückgeführt werden (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
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- Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 63-6319 .
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Offenbarung der Erfindung
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Probleme, die durch die Erfindung zu lösen sind Bei der oben genannten kohlebefeuerten Heizkesselanlage wird die Kühlluft (ca. 15°C) zum Kühlen der Asche (ca. 850°C), die vom Heizkessel auf das Förderband ausgestoßen wird, jedoch zur Gänze aus der Atmosphäre angesaugt, und zwar durch den in der Förderbandeinhausung der Trockenschlackefördervorrichtung gebildeten Lufteinlass, und die gesamte, in dieser Weise aus der Atmosphäre angesaugte Kühlluft wird zur Verbrennung im Heizkessel verwendet und macht ca. 1% der Gesamtmenge der vom Heizkessel verbrauchten Verbrennungsluft aus. Folglich nimmt die Menge an Luft, die in der regenerativen Luftvorwärmungseinheit für den Wärmeaustausch mit dem Abgas verwendet wird, entsprechend ab, wodurch es notwendig wird, die Wärmeübertragungsfläche der regenerativen Luftvorwärmungseinheit zu vergrößern, um die Abgastemperatur konstant zu halten.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend genannten Umstände geschaffen, und ihre Aufgabe besteht darin, eine Heizkesselanlage, die den Wirkungsgrad einer regenerativen Luftvorwärmungseinheit verbessern kann, die dazu dient, von außen eingebrachte Luft vorzuwärmen und die vorgewärmte Luft als Verbrennungsluft einem Heizkessel zuzuführen, sowie ein Verfahren zum Betreiben der Heizkesselanlage bereitzustellen.
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Mittel zur Lösung der Probleme
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Heizkesselanlage bereit, die umfasst: einen Heizkessel; eine regenerative Luftvorwärmungseinheit mit einem Wärmeübertragungsabschnitt zum Vorwärmen von Luft, die von außen eingebracht wird; eine Verbrennungsluft-Zuführleitung zum Zuführen der von der regenerativen Luftvorwärmungseinheit vorgewärmten Luft zum Heizkessel als Verbrennungsluft; eine Abgasleitung, um vom Heizkessel ausgestoßenes Abgas der regenerativen Luftvorwärmungseinheit zuzuführen; und eine Aschefördereinrichtung zum Befördern von Asche, die vom Heizkessel ausgestoßen wird, während die Asche mittels von außen eingebrachter Kühlluft gekühlt wird, wobei die Verbrennungsluft-Zuführleitung und/oder die Abgasleitung durch eine Bypassleitung mit einem Bereich der Aschefördereinrichtung verbunden ist bzw. sind, der sich von einem Ascheaustragabschnitt des Heizkessels bis zu dessen Beförderungsendabschnitt erstreckt, so dass dem Bereich der Aschefördereinrichtung Gas in der Verbrennungsluft-Zuführleitung und/oder Abgasleitung als Kühlmedium zugeführt wird (Anspruch 1).
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Vorzugsweise verbindet die Bypassleitung die Verbrennungsluft-Zuführleitung mit der Aschefördereinrichtung, so dass ein Teil der Verbrennungsluft in der Verbrennungsluft-Zuführleitung als Kühlmedium der Aschefördereinrichtung zugeführt wird (Anspruch 2).
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Darüber hinaus umfasst die Heizkesselanlage vorzugsweise eine Abgasrückführleitung, die die Abgasleitung mit dem Heizkessel verbindet, so dass das Abgas in der Abgasleitung zum Heizkessel zurückgeführt wird, wobei die Bypassleitung die Abgasrückführleitung mit dem Bereich der Aschefördereinrichtung verbindet, der sich vom Ascheaustragabschnitt des Heizkessels bis zu dessen Beförderungsendabschnitt erstreckt (Anspruch 3).
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Die Aschefördereinrichtung ist vorzugsweise eine Trockenschlackefördervorrichtung, die ein Förderband zum Befördern der aus dem Ascheaustragabschnitt des Heizkessels ausgestoßenen Asche und eine das Förderband überdeckende Förderbandeinhausung umfasst, und die Bypassleitung verbindet die Verbrennungsluft-Zuführleitung und/oder Abgasleitung mit der Förderbandeinhausung der Trockenschlackefördervorrichtung (Anspruch 4).
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Vorzugsweise umfasst die Heizkesselanlage darüber hinaus einen Füllschacht, der zwischen dem Ascheaustragabschnitt des Heizkessels und der Aschefördereinrichtung angeordnet ist, um die aus dem Ascheaustragabschnitt des Heizkessels ausgestoßene Asche vorzuhalten, wobei die Bypassleitung die Verbrennungsluft-Zuführleitung und/oder Abgasleitung mit dem Füllschacht verbindet (Anspruch 5).
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Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Betreiben der vorstehend erwähnten Heizkesselanlage bereit, und es umfasst das Zuführen von Gas als Kühlmedium in der Verbrennungsluft-Zuführleitung und/oder Abgasleitung zu einem Bereich der Aschefördereinrichtung, der sich vom Ascheaustragabschnitt des Heizkessels bis zu dessen Beförderungsendabschnitt erstreckt (Anspruch 6).
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Bei der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführten Heizkesselanlage und dessen Betriebsverfahren wird ein Teil der Verbrennungsluft, die von der regenerativen Luftvorwärmungseinheit durch die Verbrennungsluft-Zuführleitung zum Heizkessel strömt, und/oder ein Teil des Abgases, das vom Heizkessel in die Abgasleitung ausgestoßen wird, als Kühlmedium einem Bereich der Aschefördereinrichtung (Trockenschlackefördervorrichtung) zugeführt, der sich vom Ascheaustragabschnitt des Heizkessels bis zu dessen Beförderungsendabschnitt erstreckt. Folglich nimmt die Menge der Kühlluft entsprechend ab, die aus der Atmosphäre in die Aschefördereinrichtung gesaugt wird.
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Verglichen mit einer bestehenden Heizkesselanlage nimmt nämlich das Verhältnis der Menge an Kühlluft, die aus der Atmosphäre in die Aschefördereinrichtung gesaugt wird, zu einer vorbestimmten Gesamtmenge der vom Heizkessel verbrauchten Verbrennungsluft ab. Im Ergebnis nimmt die Luftmenge zu, die die regenerative Luftvorwärmungseinheit durchläuft, wodurch sich der Wirkungsgrad der regenerativen Luftvorwärmungseinheit verbessert.
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Insbesondere in dem Fall, wo sowohl ein Teil der Verbrennungsluft in der Verbrennungsluft-Zuführleitung und ein Teil des Abgases in der Abgasleitung dem Bereich der Aschefördereinrichtung zugeführt werden, der sich vom Ascheaustragabschnitt des Heizkessels bis zu dessen Beförderungsendabschnitt erstreckt, nimmt die Menge der Kühlluft, die aus der Atmosphäre in die Aschefördereinrichtung gesaugt wird, noch deutlicher ab. Demzufolge wird die Luftmenge noch größer, die die regenerative Luftvorwärmungseinheit durchläuft, so dass sich der Wirkungsgrad der regenerativen Luftvorwärmungseinheit noch weiter verbessert.
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Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
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Mit der Heizkesselanlage und deren Betriebsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Wirkungsgrad der regenerativen Luftvorwärmungseinheit gesteigert werden, die dazu ausgelegt ist, die von außen eingebrachte Luft vorzuwärmen und die vorgewärmte Luft als Verbrennungsluft dem Heizkessel zuzuführen, wodurch sich der Vorteil bietet, dass die regenerative Luftvorwärmungseinheit in der Größe reduziert und kostengünstiger gebaut werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 stellt einen schematischen Aufbau einer kohlebefeuerten Heizkesselanlage als Heizkesselanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
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2 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die eine Trockenschlackefördervorrichtung als Aschefördereinrichtung der kohlebefeuerten Heizkesselanlage von 1 darstellt.
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3 stellt einen schematischen Aufbau einer kohlebefeuerten Heizkesselanlage als Heizkesselanlage gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
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4 stellt einen schematischen Aufbau einer kohlebefeuerten Heizkesselanlage als Heizkesselanlage gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
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5 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen anderen beispielhaften Aufbau eines Ascheaustragabschnitts eines Heizkessels in der Heizkesselanlage gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kohlebefeuerter Heizkessel
- 2
- Regenerative Luftvorwärmungseinheit
- 2a
- Wärmeübertragungsabschnitt
- 3
- Trockenschlackefördervorrichtung
(Aschefördereinrichtung)
- 3a
- Förderband
- 3b
- Förderbandeinhausung
- 12
- Verbrennungsluft-Zuführleitung
- 13, 33, 34, 43
- Bypassleitung
- 20
- Abgasleitung
- 20A
- Abgasrückführleitung
- 41
- Füllschacht
- A1
- von außen eingebrachte Luft
- A2
- Verbrennungsluft
- A4
- Kühlluft
- A6,
- G1 Kühlmedium
- B
- Asche
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Beste Art und Weise zur Ausführung der Erfindung
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Nachstehend werden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Ausführungsform 1
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In 1 ist eine Heizkesselanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei eine kohlebefeuerte Heizkesselanlage beispielhaft als die Erfindung verkörpernde Heizkesselanlage gezeigt ist.
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Wie in 1 dargestellt ist, umfasst die Heizkesselanlage als ihre Hauptbestandteile einen kohlebefeuerten Heizkessel 1, eine regenerative Luftvorwärmungseinheit 2 mit einem Wärmeübertragungsabschnitt 2a, eine als Aschefördereinrichtung dienende Trockenschlackefördervorrichtung 3 zum Befördern von Asche, die aus dem kohlebefeuerten Heizkessel 1 ausgestoßen wird, und eine Mühle 4 zum Zerkleinern von Kohle.
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Die regenerative Luftvorwärmungseinheit 2 ist dazu ausgelegt, mittels ihres Wärmeübertragungsabschnitts 2a Außenluft A1 (ca. 35°C) zu erwärmen, die aus der Atmosphäre durch ein Rohr 11 angesaugt wird, und die Außenluft A1 durch Abgas (ca. 350°C) zu erwärmen, das ihr von dem kohlebefeuerten Heizkessel 1 durch eine Abgasleitung 20 zugeführt wird.
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Die regenerative Luftvorwärmungseinheit 2 führt dem kohlebefeuerten Heizkessel 1 durch eine Verbrennungsluft-Zuführleitung 12 dann Hochtemperatur-Verbrennungsluft A2 (ca. 330°C) zu, die durch Erwärmen der aus der Atmosphäre angesaugten Außenluft A1 erhalten wurde.
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Die regenerative Luftvorwärmungseinheit 2 ist auch mit einer Mühlenluft-Zuführleitung 30 verbunden. Die Mühlenluft-Zuführleitung 30 zweigt vom Rohr 11 ab und führt Luft A3 (Luft in einer Menge, die an die Art und Einbringmenge der Kohle angepasst ist), die zum Befördern von pulverisierter Kohle verwendet wird, der Mühle 4 zu, wobei die Lufttemperatur gesteuert wird.
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Andererseits umfasst, wie in 2 gezeigt ist, die Trockenschlackefördervorrichtung 3 als Aschefördereinrichtung ein Förderband 3a zum Befördern von Asche B, die aus dem kohlebefeuerten Heizkessel 1 ausgestoßen wird, und eine das Förderband 3a überdeckende Förderbandeinhausung 3b. Kühlluft A4 (ca. 15°C) wird aus der Atmosphäre durch einen in der Förderbandeinhausung 3b gebildeten Lufteinlass 3c in die Förderbandeinhausung 3b eingeleitet, um Eigenwärme aus der auf dem Förderband 3a beförderten Asche B zurückzugewinnen und auch um in der Asche B verbliebene unverbrannte Stoffe zu verbrennen. Ein Teil A5 der Kühlluft, die infolgedessen auf eine hohe Temperatur erwärmt ist, kann in den kohlebefeuerten Heizkessel 1 eintreten.
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Eine Bypassleitung 13 erstreckt sich von der Verbrennungsluft-Zuführleitung 12, die eine Verbindung zwischen der regenerativen Luftvorwärmungseinheit 2 und dem kohlebefeuerten Heizkessel 1 herstellt, zur Förderbandeinhausung 3b der Trockenschlackefördervorrichtung 3. Somit wird ein Teil der Verbrennungsluft A2, die von der regenerativen Luftvorwärmungseinheit 2 zum kohlebefeuerten Heizkessel 1 strömt, als Kühlmedium A6 (ca. 330°C) dem Inneren der Förderbandeinhausung 3b zugeführt.
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In 1 ist mit dem Bezugszeichen 14 ein im Rohr 11 angeordnetes Kesselgebläse bezeichnet, und 31 bezeichnet ein Mühlenluft-Zuführgebläse, das in der Mühlenluft-Zuführleitung 30 angeordnet ist.
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Ferner bezeichnen die Bezugszeichen 21, 22 und 23 einen Denitrierungsabschnitt, eine Gasreinigungseinheit bzw. einen Saugzugventilator, die jeweils in der Abgasleitung 20 angeordnet sind.
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In der kohlebefeuerten Heizkesselanlage, die wie vorstehend beschrieben ausgelegt ist, wird ein Teil der Verbrennungsluft A2 in der Verbrennungsluft-Zuführleitung 12, die die regenerative Luftvorwärmungseinheit 2 mit dem kohlebefeuerten Heizkessel 1 verbindet, als Kühlmedium A6 dem Innenraum der Förderbandeinhausung 3b der Trockenschlackefördervorrichtung 3 durch die Bypassleitung 13 zugeführt. Demzufolge nimmt die Menge der Kühlluft A4 entsprechend ab, die aus der Atmosphäre in die Förderbandeinhausung 3b der Trockenschlackefördervorrichtung 3 eingebracht wird.
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Im Vergleich mit einer herkömmlichen kohlebefeuerten Heizkesselanlage nimmt nämlich das Verhältnis der Menge der Kühlluft A4, die aus der Atmosphäre in die Förderbandeinhausung 3b eingesaugt wird, zu einer vorbestimmten Gesamtmenge der vom kohlebefeuerten Heizkessel 1 verbrauchten Verbrennungsluft ab. Demgemäß nimmt die Menge der Luft A1 zu, die die regenerative Luftvorwärmungseinheit 2 durchlauft, womit sich der Wirkungsgrad der regenerativen Luftvorwärmungseinheit 2 verbessert.
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Und da der Wirkungsgrad der regenerativen Luftvorwärmungseinheit 2 verbessert wird, ist es auch möglich, die Größe sowie die Kosten der regenerativen Luftvorwärmungseinheit 2 zu verringern.
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Ausführungsform 2
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3 stellt eine Heizkesselanlage gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, wobei wie in der vorhergehenden Ausführungsform eine kohlebefeuerte Heizkesselanlage als die Erfindung verkörpernde Heizkesselanlage beispielhaft erläutert wird.
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Wie in 3 dargestellt ist, umfasst die Heizkesselanlage eine Abgasrückführleitung 20A, die eine Verbindung zwischen der Abgasleitung 20 und dem Heizkessel 1 herstellt, um das Abgas in der Abgasleitung 20 zum Heizkessel 1 zurückzuführen. Die Abgasrückführleitung 20A ist dazu vorgesehen, den NOX-Anteil zu verringern und die Innentemperatur des Heizkessels 1 abzusenken.
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Anstelle der in der vorhergehenden Ausführungsform verwendeten Bypassleitung 13, die von der Verbrerinungsluft-Zuführ1eitung 12 abzweigt, ist in dieser Ausführungsform eine Bypassleitung 33 vorgesehen, die mit der Abgasleitung 20 in Verbindung steht. Die Bypassleitung 33 erstreckt sich von der Abgasrückführleitung 20A zur Förderbandeinhausung 3b der Trockenschlackefördervorrichtung 3, um einen Teil des Abgases als Kühlmedium G1 (ca. 350°C) dem Inneren der Förderbandeinhausung 3b zuzuführen. Hier kann gegebenenfalls eine Abzweigbypassleitung 34 vorgesehen werden, die von der Bypassleitung 33 abzweigt und an einen Ascheaustragabschnitt 1A des Heizkessels 1 angeschlossen ist.
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In 3 bezeichnet Bezugszeichen 35 ein Abgasrückführgebläse, das in der Abgasrückführleitung 20A angeordnet ist. Ansonsten ist die Heizkesselanlage bezüglich des Aufbaus mit der vorherigen Ausführungsform identisch.
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In der kohlebefeuerten Heizkesselanlage, die auf diese Weise mit der Abgasrückführleitung 20A versehen ist, wird ein Teil des Abgases in der Abgasrückführleitung 20A, die mit der Abgasleitung 20 in Verbindung steht, als Kühlmedium G1 dem Innenraum der Förderbandeinhausung 3b der Trockenschlackefördervorrichtung 3 durch die Bypassleitung 33 zugeführt. Infolgedessen nimmt die Menge der Kühlluft A4, die aus der Atmosphäre in die Förderbandeinhausung 3b der Trockenschlackefördervorrichtung 3 gelangt, entsprechend ab.
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Verglichen mit einer herkömmlichen kohlebefeuerten Heizkesselanlage nimmt demgemäß das Verhältnis der Menge der Kühlluft A4, die aus der Atmosphäre in die Förderbandeinhausung 3b eingesaugt wird, zu einer vorbestimmten Gesamtmenge der vom kohlebefeuerten Heizkessel 1 verbrauchten Verbrennungsluft ab. Somit nimmt die Menge der Luft A1 zu, die die regenerative Luftvorwärmungseinheit 2 durchläuft, wodurch der Wirkungsgrad der regenerativen Luftvorwärmungseinheit 2 gesteigert wird.
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Im Ergebnis können die Größe sowie die Kosten der regenerativen Luftvorwärmungseinheit 2 verringert werden.
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Ausführungsform 3
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4 stellt eine Heizkesselanlage nach noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, wobei wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen eine kohlebefeuerte Heizkesselanlage beispielhaft als die Erfindung verkörpernde Heizkesselanlage gezeigt ist.
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Wie in 4 dargestellt ist, ist die Heizkesselanlage dieser Ausführungsform mit beiden Bypassleitungen versehen, die in den vorherigen Ausführungsformen verwendet werden, nämlich mit der von der Verbrennungsluft-Zuführleitung 12 abzweigenden Bypassleitung 13 und der Bypassleitung 33, die mit der Abgasleitung 20 über die Abgasrückführleitung 20A in Verbindung steht.
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Auch hier kann gegebenenfalls die Abzweigbypassleitung 34 vorgesehen sein, die von der Bypassleitung 33 abzweigt und an den Ascheaustragabschnitt 1A des Heizkessels 1 angeschlossen ist. Ansonsten ist die Heizkesselanlage in Bezug auf den Aufbau mit den vorherigen Ausführungsformen identisch.
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In der Heizkesselanlage gemäß dieser Ausführungsform wird ein Teil der Verbrennungsluft A2 in der Verbrennungsluft-Zuführleitung 12 als Kühlmedium A6 dem Inneren der Förderbandeinhausung 3b der Trockenschlackefördervorrichtung 3 durch die Bypassleitung 13 zugeführt. Darüber hinaus wird ein Teil des Abgases in der Abgasleitung 20 dem Inneren der Förderbandeinhausung 3b der Trockenschlackefördervorrichtung 3 als Kühlmedium G1 durch die Bypassleitung 33 zugeführt. Demzufolge ist die Menge der Kühlluft A4, die aus der Atmosphäre in die Förderbandeinhausung 3b der Trockenschlackefördervorrichtung 3 eingebracht wird, noch weiter reduziert.
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Folglich nimmt die Menge der Luft A1, die die regenerative Luftvorwärmungseinheit 2 durchläuft, weiter zu, so dass sich der Wirkungsgrad der regenerativen Luftvorwärmungseinheit 2 noch deutlicher verbessert.
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In den vorherigen Ausführungsformen ist als die vorliegende Erfindung verkörpernde Heizkesselanlage beispielhaft eine kohlebefeuerte Heizkesselanlage gezeigt, wobei die Heizkesselanlage, auf welche die Erfindung angewendet werden kann, nicht auf eine kohlebefeuerte Heizkesselanlage beschränkt ist.
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Auch ist der Aufbau der Heizkesselanlage, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist, nicht auf die Aufbauformen begrenzt, die in Bezug auf die vorhergehenden Ausführungsformen dargestellt und beschrieben sind, sondern können je nach Bedarf modifiziert werden. So kann zum Beispiel, wie in 5 gezeigt ist, die einen Teil der Heizkesselanlage zeigt, ein Füllschacht 41 zum Vorhalten der aus dem Ascheaustragabschnitt 1A des Heizkessels 1 ausgestoßenen Asche zwischen dem Ascheaustragabschnitt 1A des Heizkessels 1 und der Förderbandeinhausung 3b der Trockenschlackefördervorrichtung 3 angeordnet sein, und der Füllschacht 41 kann über eine Bypassleitung 43 mit der Verbrennungsluft-Zuführleitung 12 und/oder der Abgasleitung 20 verbunden sein.
