DE69831355T2

DE69831355T2 - Kohlenstaubbrenner

Info

Publication number: DE69831355T2
Application number: DE69831355T
Authority: DE
Inventors: Shouzo Kaneko; Tadashi Gengo; Kouichi Sakamoto; Takayoshi Isoda
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2018-03-20
Also published as: KR100295608B1; PL193795B1; TW358149B; EP1054212A3; EP0869313A1; CA2232805C; HU9800714D0; PT869313E; JP2995013B2; DE69831355D1; HU222468B1; CZ293654B6; CA2232805A1; SK40798A3; RO117869B1; HUP9800714A2; US6367394B1; DE69802736D1; DK1054212T3; PT1054212E

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Brenner zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff, der auf einen Heizkessel eines Wärmekraftwerks oder chemischen Kraftwerks, einen Hochofen der chemischen Industrie oder dergleichen anwendbar ist.
Stand der Technik
Die technische Gestaltung dieser Art des Standes der Technik wird mit Bezug auf 5 beschrieben. 5(a)–5(c) sind Seiten-Schnittansichten zur schematischen Darstellung eines Aufbaus eines Brenners zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff. Die 5(a), 5(b) und 5(c) zeigen jeweils die Fälle, bei denen eine Gemischströmung von pulverisiertem Brennstoff und von Trägerluft horizontal eingespritzt wird, bei denen die Gemischströmung nach oben eingespritzt wird, und bei denen die Gemischströmung nach unten eingespritzt wird. Ein solcher Brenner zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff ist in EP 0 687 857 offenbart.
Die Bezugsziffer 1 bezeichnet eine Primärluftdüse, und die Bezugsziffer 2 bezeichnet eine Sekundärluftdüse, die außerhalb der Primärluftdüse 1 angeordnet ist. Die Bezugsziffer 3 bezeichnet ein Zuführrohr für pulverisierten Brennstoff, und die Bezugsziffer 4 bezeichnet einen Verbrennungs-Hilfsluft-Zuführdurchgang, der von dem Zuführrohr 3 für pulverisierten Brennstoff und einem Wind- bzw. Gebläsekasten 5 festgelegt ist. Das Zuführrohr 3 für pulverisierten Brennstoff steht an seinem Abschlussende mit der Primärluftdüse 1 in Verbindung, und der Verbrennungs-Hilfsluft-Zuführdurchgang 4 steht mit der Sekundärluftdüse 2 in Verbindung.
Die Bezugsziffer 10 bezeichnet einen Separator für fette/magere Strömung, der in dem Zuführrohr 3 für pulverisierten Brennstoff so angeordnet ist, dass eine Gemischströmung 7 des pulverisierten Brennstoffs und der Trägerluft, wenn sie durch das Zuführrohr 3 für pulverisierten Brennstoff strömt, auf den Separator 10 für fette/magere Strömung auftreffen kann und durch die Wirkung der Zentrifugalkraft in eine relativ fette Strömung 8 (mit durchgezogenen Linien angedeutet), die entlang der Außenseite strömt, und eine magere Strömung 9 (durch unterbrochene Linien angedeutet), die entlang der Innenseite strömt, aufgeteilt werden kann.
Hier bezeichnet die Bezugsziffer 12 einen Zwischenraum, der zwischen dem ofenseitigen Endabschnitt des Windkastens 5 und dem windkastenseitigen Endabschnitt der Sekundärluftdüse 2 entsteht, wenn die Sekundärluftdüse 2 nach oben gerichtet ist, wie in 5(b) gezeigt ist, oder nach unten, wie in 5(c) gezeigt ist, und zwar um θ Grade. Bei gewöhnlichen Betriebsabläufen wird die Gemischströmung 7 des pulverisierten Brennstoffs und der Trägerluft durch das Zuführrohr 3 für pulverisierten Brennstoff in die Primärluftdüse 1 geleitet, so dass sie in den Ofen eingespritzt wird. Andererseits wird die Verbrennungs-Hilfsluft durch den Verbrennungs-Hilfsluft-Zuführdurchgang 4 in die Sekundärluftdüse 2 geleitet, so dass sie in den Ofen eingespritzt wird.
Um den Leistungsanforderungen einer Verbrennung mit niedrigem NOx etc. zu genügen, die vom Verbrennungsaspekt her erforderlich sind, müssen die relativ fetten und mageren Strömungen 8 bzw. 9 des pulverisierten Brennstoffs, wenn sie getrennt sind, nachdem die Gemischströmung 7 durch die Wirkung des Separators 10 für fette/magere Strömung getrennt wurde, mit einer angemessenen Konzentrationsverteilung auf der ofenseitigen Austrittsebene der Primärluftdüse 1 gehalten werden.
Außerdem muss die Verbrennungs-Hilfsluft so vollständig wie möglich durch die Sekundärluftdüse 2 in den Ofen eingeleitet werden, um dadurch einen wirksamen Beitrag zur Verbrennung zu leisten.
5(a) zeigt den Zustand, bei dem der gemischte Strom 7 und die Verbrennungs-Hilfsluft in den Ofen durch Richten nach oben bzw. unten der Primärluftdüse 1 und der Sekundärluftdüse 2 nach oben oder unten verändert werden kann, wie in 5(b) oder 5(c) gezeigt ist.
Infolgedessen kann die Position der Flamme, die im Ofen gehalten werden muss, im Ofen nach oben oder unten bewegt werden, wodurch die Gastemperaturverteilung im Ofen und die Gastemperatur auf der Ofenaustrittsebene eingestellt bzw. angepasst wird.
Bei dem bisher beschriebenen Brenner nach dem Stand der Technik kann der gemischte Strom 7 des pulverisierten Brennstoffs und der Trägerluft die geeignete Konzentrationsverteilung auf der ofenseitigen Austrittsebene der Primärluftdüse 1 erreichen, wenn er horizontal in den Ofen eingeleitet wird, wie in 5(a) gezeigt ist. Wenn die Primärluftdüse 1 nach oben bzw. unten gerichtet wird, wie in 5(b) oder 5(c) gezeigt ist, wird andererseits die relativ fette Strömung (8) des pulverisierten Brennstoffs so vorbelastet, dass sich ein Problem insofern ergibt, dass der gemischte Strom 7 nicht die richtige fette/magere Verteilung auf der ofenseitigen Austrittsebene der Primärluftdüse 1 herstellen kann, im Gegensatz zu dem in 5(a) gezeigten Zustand.
Außerdem muss die Verbrennungs-Hilfsluft so vollständig wie möglich durch die Sekundärluftdüse 2 passieren. Wenn die Sekundärluftdüse 2 nach oben oder unten gerichtet wird, entsteht jedoch der Zwischenraum 12, wie in 5(b) oder 5(c) gezeigt ist, zwischen dem ofenseitigen Endabschnitt des Windkastens 5 und dem windkastenseitigen Endabschnitt der Sekundärluftdüse 2. Infolgedessen umgeht ein Teil der Verbrennungs-Hilfsluft die Sekundärluftdüse 2 von diesem Zwischenraum 12 aus und entweicht in den Ofen, wodurch ein Problem insofern entsteht, als die Verbrennungs-Hilfsluft keinen wirksamen Beitrag zur Verbrennung leistet.
Abriss der Erfindung
Die Erfindung sieht eine Lösung dieser Probleme des Standes der Technik vor, und ihre Aufgabe ist es, einen Brenner zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff bereitzustellen, welcher die Konzentrationsverteilung des pulverisierten Brennstoffs halten kann und das Auslecken der Verbrennungs-Hilfsluft eliminieren kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Brenner zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff bereitgestellt, wie er in Anspruch 1 definiert ist. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
Im einzelnen ist der Separator für fette/magere Strömung an oder nahe dem Verbindungsabschnitt zwischen der Primärluftdüse und dem Zuführrohr für pulverisierten Brennstoff angeordnet, und der Separator für fette/magere Strömung kann seine Richtung in Reaktion auf oder unabhängig von der Änderung in der Einspritzrichtung der Primärluftdüse 1 verändern. Somit folgt der Separator für fette/magere Strömung der Richtungsänderung, wenn die Primärluftdüse 1 ihre Einspritzrichtung nach oben oder unten verändert, so dass die Gemischluft der dadurch getrennten fetten und mageren Ströme ohne irgendeine Vorbelastung gemäß der Richtung der Primärluftdüse eingespritzt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist stromauf des oder nahe an dem Verbindungsabschnitt zwischen der Primärluftdüse und dem Zuführrohr pulverisierten Brennstoffs angeordneten Separators für fette/magere Strömung ein weiterer Separator für fette/magere Strömung angeordnet. Somit wird die Trennung der fetten/mageren Strömung zunächst durch den stromauf positionierten Separator für fette/magere Strömung vorgenommen, und erfolgt dann nochmals durch Übernahme der Trennwirkung an oder nahe an dem Verbindungsabschnitt, der sich nahe der Einspritzöffnung zwischen der Primärluftdüse und dem Zuführrohr für pulverisierten Brennstoff befindet, während die Richtungsänderung gemäß der Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Primärluftdüse folgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Verbrennungs-Hilfsluft-Strömungsausrichter in dem Windkasten zum Leiten der Verbrennungs-Hilfsluft in einen Eingang der Sekundärluftdüse angeordnet. Genauer gesagt, kann das Entweichen der Verbrennungs-Hilfsluft am Eingang der Sekundärluftdüse bevorzugt zum Leiten der Gemischströmung des pulverisierten Brennstoffs und der Trägerluft eingeschränkt werden, sondern auch durch Leiten der Verbrennungs-Hilfsluft zum Eingang der Sekundärluftdüse durch den Verbrennungs-Hilfsluft-Strömungsausrichter, der im Windkasten angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Primärluftdüse an einem Eckabschnitt der Seitenwand des Ofens angeordnet. Genauer gesagt ist der Brenner so gestaltet, dass er den gemischten Strom des pulverisierten Brennstoffs und der Trägerluft mittels der Zuführleitung für pulverisierten Brennstoff und der Primärluftdüse in die fette Strömung und die magere Strömung aufteilt und die Trennwirkung aufrechterhält, und ist an dem Eckabschnitt der Ofenseitenwand so angeordnet, dass die bevorzugte Einspritzung vom Eckabschnitt aus in den Ofen erfolgen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Windkasten mehrere Windkasteneinheiten, die jeweils einen quadratischen Vorderabschnitt und mindestens eine Zuführleitung für pulverisierten Brennstoff sowie eine Zuführleitung für Verbrennungs-Hilfsluft aufweisen, wobei die Windkasteneinheiten in einer getrennten oder zusammengefügten Beziehung untereinander angeordnet sind, und die Windkasteneinheit eine Erstreckungslänge nach oben und unten aufweist, die das Eineinhalbfache (1,5) oder weniger ihrer lateralen Erstreckungslänge beträgt.
Im einzelnen ist die Windkasteneinheit durch Aufnahme der Primärluftdüse, die so gestaltet ist, dass sie den gemischten Strom des pulverisierten Brennstoffs und der Trägerluft durch die Zuführleitung pulverisierten Brennstoffs und die Primärluftdüse aufteilt und die Brennwirkung aufrechtrhält, und die Sekundärluftdüse, welche das Entweichen der Verbrennungs-Hilfsluft an ihrem Eingang verhindert, aufgebaut, und die Windkasteneinheit hat eine Erstreckungslänge nach oben und unten, die das Eineinhalbfache (1,5) oder weniger ihrer lateralen Erstreckungslänge beträgt, wodurch der gesamte Aufbau kompakt gestaltet wird, ohne die Leistung zu mindern.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
in 1(a), 1(b) und 1(c), die schematisch einen Brenner zur Verbrennung pulverisierten Brennstoffs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellen, 1(a) ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung des Falls, bei dem ein gemischter Strom eines pulverisierten Brennstoffs und von Trägerluft horizontal eingeleitet wird, 1(b) ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung des Falls, bei dem der gemischte Strom nach oben eingeleitet wird, und 1(c) ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung des Falls, bei dem der gemischte Strom nach unten eingeleitet wird,
2(a), 2(b) und 2(c) eine schematische Darstellung eines Brenners zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei 2(a) einer erläuterndes Diagramm zur Darstellung des Falls ist, bei dem ein gemischter Strom eines pulverisierten Brennstoffs und von Trägerluft horizontal eingespritzt wird, 2(b) ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung des Falls ist, bei dem der gemischte Strom nach oben eingeleitet wird, und 2(c) ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung des Falls ist, bei dem der gemischte Strom nach unten eingeleitet wird,
3(a), 3(b) und 3(c) eine schematische Darstellung eines Brenners zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei 3(a) einer erläuterndes Diagramm zur Darstellung des Falls ist, bei dem ein gemischter Strom eines pulverisierten Brennstoffs und von Trägerluft horizontal eingespritzt wird, 3(b) ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung des Falls ist, bei dem der gemischte Strom nach oben eingeleitet wird, und 3(c) ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung des Falls ist, bei dem der gemischte Strom nach unten eingeleitet wird,
4(a), 4(b) und 4(c) eine schematische Darstellung eines Brenners zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, wobei 4(a) einer erläuterndes Diagramm zur Darstellung des Falls ist, bei dem ein gemischter Strom eines pulverisierten Brennstoffs und von Trägerluft horizontal eingespritzt wird, 4(b) ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung des Falls ist, bei dem der gemischte Strom nach oben eingeleitet wird, und 4(c) ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung des Falls ist, bei dem der gemischte Strom nach unten eingeleitet wird,
5(a), 5(b) und 5(c) eine schematische Darstellung eines Brenners zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung, wobei 5(a) einer erläuterndes Diagramm zur Darstellung des Falls ist, bei dem ein gemischter Strom eines pulverisierten Brennstoffs und von Trägerluft horizontal eingespritzt wird, 5(b) ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung des Falls ist, bei dem der gemischte Strom nach oben eingeleitet wird, und 5(c) ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung des Falls ist, bei dem der gemischte Strom nach unten eingeleitet wird,
6 eine erläuternde Ansicht zur Darstellung eines Beispiels einer Anordnung eines Brenners zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff in einem Ofen hinsichtlich jeder der Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung,
7 eine erläuternde Ansicht zur Darstellung eines Umrisses einer Windkasteneinheit, die von dem Brenner zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff gebildet ist, hinsichtlich jeder der Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1(a) bis 1(c) eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die 1(a) bis 1(c) sind Seiten-Schnittansichten zur schematischen Darstellung eines Aufbaus eines Brenners zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff. Die 1(a), 1(b) und 1(c) zeigen jeweils die Fälle, bei denen ein gemischter Strom eines pulverisierten Brennstoffs und von Trägerluft horizontal eingeleitet wird, bei denen der gemischte Strom nach oben eingeleitet wird und bei denen der gemischte Strom nach unten eingeleitet wird. Hierbei sind die diejenigen Abschnitte, die mit denen des Standes der Technik identisch sind, mit den gleichen gemeinsamen Bezugsziffern bezeichnet, und eine wiederholte Beschreibung derselben entfällt.
In dieser Ausführungsform ist an dem Verbindungsabschnitt der Primärluftdüse 1 und der Zuführleitung 3 für pulverisierten Brennstoff der Separator 6 für fette/magere Strömung angeordnet, der mit der Primärluftdüse 1 durch einen geeigneten Verbindungsmechanismus so verbunden ist, dass seine Richtung geändert werden kann, wenn die Primärluftdüse 1 ihre Einspritzrichtung ändert.
Übrigens kann dem Separator 6 für fette/magere Strömung auch eine von der Primärluftdüse 1 losgetrennte Struktur gegeben werden, und er kann von sich selbst aus die Bewegung der Primärluftdüse 1 erfassen, um seine Richtung gemäß der erfassten Bewegung zu ändern.
Die Bezugsziffer 11 bezeichnet eine Verteilervorrichtung, die an der Außenseite in dem Biegungsabschnitt angeordnet ist, in dem die Zuführleitung 3 für pulverisierten Brennstoff nach oben gekrümmt ist, so dass eine fette Gemischströmung mit einer Tendenz, durch die Zentrifugalkraft zu divergieren, auf die Verteilervorrichtung auftreffen kann und homogen in die Zuführleitung 3 für pulverisierten Brennstoff verteilt werden kann.
Bei dieser Ausführungsform ist der Separator 6 für fette/magere Strömung so aufgebaut, dass er der Änderung in der Richtung der Primärluftdüse 1 nach obiger Beschreibung folgt. Während die Primärluftdüse 1 horizontal ausgerichtet ist, wie in 1(a) gezeigt ist, ist auch der Separator 6 für fette/magere Strömung horizontal ausgerichtet. Wenn die Primärluftdüse 1 nach oben gerichtet ist, wie in 1(b) gezeigt ist, ist der Separator 6 für fette/magere Strömung entsprechend nach oben gerichtet. Wenn die Primärluftdüse nach unten gerichtet ist, wie in 1(c) gezeigt ist, ist der Separator 6 für fette/magere Strömung entsprechend nach unten gerichtet. Somit dient der Separator für fette/magere Strömung dazu, die Strömung des gemischten Stroms 7 in der gleichen Richtung einzuleiten wie der Einspritzrichtung in den Ofen durch die Primärluftdüse 1.
Damit kann die von dem Separator 6 für fette/magere Strömung aufzubereitende fette Strömung 8 und magere Strömung 9 des pulverisierten Brennstoffs einen Strom herstellen, der eine Konzentrationsverteilung beibehält, die äquivalent mit derjenigen des Falles ist, bei dem der gemischte Strom 7 horizontal eingeleitet wird. Selbst wenn die Richtung für die Primärluftdüse 1 zum Einleiten des gemischten Stroms 7 sich von der horizontalen Richtung nach oben und unten ändert, kann die Konzentrationsverteilung, wie sie für den Wirkungsgrad der Verbrennung des Brennstoffs erforderlich ist, erhalten werden, und kann aufrechterhalten werden ohne irgendeine vorbelastete Strömung in der Austrittsebene der Primärluftdüse 1 zu bilden.
Hierbei ist die so aufgebaute Primärluftdüse (Brennerdüse) an jedem Eckabschnitt der Ofenseitenwand (Ofenwand) angeordnet, wie in 6 schematisch dargestellt ist, so dass der gemischte Strom des pulverisierten Brennstoffs, in mager und fett aufgeteilt, und der Trägerluft wirksam vom Eckabschnitt in den Ofen eingeleitet werden kann.
Ferner ist gemäß 7 eine Windkasteneinheit mit einem quadratischen Vorderabschnitt aus mindestens einer Zuführleitung für pulverisierten Brennstoff und einer Verbrennungs-Hilfsluft-Zuführleitung aufgebaut, und mehrere dieser Windkasteneinheiten sind entweder separat oder zusam mengefügt angeordnet. Dieser Aufbau ist insgesamt kompakt gestaltet, indem die obere und untere Erstreckungslänge der Windkasteneinheit auf das Eineinhalbfache (1,5) oder weniger der lateralen Erstreckungslänge des Windkastens festgelegt wird. Es ist anzumerken, dass in 7 ein Kohlebrenner, der von der Zuführleitung für pulverisierten Brennstoff, dem Verbrennungs-Hilfsluft-Zuführdurchgang etc. aufgebaut ist, und ein Ölbrenner dargestellt sind, wenn aber nur Ölbrennstoff zugeführt wird, kann der Ölbrenner als Luftanschluss für die Zufuhr der Hilfsluft verwendet werden.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die 2(a) bis 2(c) beschrieben. Wie die die erste Ausführungsform zeigenden 1(a) bis 1(c) sind die 2(a) bis 2(c) Seiten-Schnittansichten zur schematischen Darstellung eines Aufbaus eines Brenners zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff. Die 2(a), 2(b) und 2(c) zeigen jeweils die Fälle, bei denen ein gemischter Strom eines pulverisierten Brennstoffs und von Trägerluft horizontal eingeleitet wird, bei dem der gemischte Strom nach oben eingeleitet wird, und bei dem der gemischte Strom nach unten eingeleitet wird. Hierbei sind die Abschnitte, die identisch mit denjenigen des Standes der Technik oder der ersten Ausführungsform sind, mit den gleichen gemeinsamen Bezugsziffern bezeichnet, und ihre wiederholte Beschreibung entfällt.
Bei dieser Ausführungsform ist ein weiterer Separator 10 für fette/magere Strömung stromauf des Separators 6 für fette/magere Strömung angeordnet, welcher an dem Verbindungsabschnitt zwischen der Primärluftdüse 1 und der Zuführleitung 3 für pulverisierten Brennstoff angeordnet ist.
Unter diesen Separatoren 6 und 10 für fette/magere Strömung ist der stromabwärtige 6, der an dem Verbindungsabschnitt zwischen der Primärluftdüse 1 und dem Zuführrohr 3 des pulverisierten Brennstoffs angeordnet ist, von einem variablen Typ, so dass er gemäß der Betätigung der Primärluftdüse 1 wie bei der ersten Ausführungsform so wirken kann, dass die Strömungsrichtung geändert wird, so dass die relativ fetten und mageren Strömungen 8 bzw. 9 in der gleichen Richtung erfolgen können, in der der pulverisierte Brennstoff in den Ofen eingeleitet wird. Andererseits kann der andere Separator 10 für fette/magere Strömung, wenn er stromauf angeordnet ist, entweder vom feststehenden Typ oder vom variablen Typ sein, wobei er durch die Betätigung der Primärluftdüse 1 nicht besonders eingeschränkt ist.
Bei dieser Ausführungsform wird der gemischte Strom 7 zuerst durch den stromaufwärtigen Separator 10 für fette/magere Strömung in die fetten und mageren Ströme aufgeteilt und wird dann in den stromabwärtigen Separator 6 für fette/magere Strömung und die Primärluftdüse 1 geleitet. Des weiteren ist wie bei der ersten Ausführungsform der stromabwärtige Separator 6 für fette/magere Strömung so aufgebaut, dass er der Richtungsänderung der Primärluftdüse 1 folgt, wie oben beschrieben wurde. Während die Primärluftdüse 1 horizontal ausgerichtet ist, wie in 2(a) gezeigt ist, ist der Separator 6 für fette/magere Strömung ebenfalls horizontal ausgerichtet. Wenn die Primärluftdüse 1 nach oben gerichtet ist, wie in 2(b) gezeigt ist, ist der Separator 6 für fette/magere Strömung entsprechend nach oben gerichtet. Wenn die Primärluftdüse nach unten gerichtet ist, wie in 2(c) gezeigt ist, ist der Separator 6 für fette/magere Strömung entsprechend nach unten gerichtet. Damit dient der Separator 6 für fette/magere Strömung zum Einleiten des gemischten Stroms 7 in der gleichen Richtung wie der Einspritzrichtung in den Ofen durch die Primärluftdüse 1.
Durch diesen Vorgang wird es möglich, dass der pulverisierte Brennstoff, wie er von den Separatoren 6 und 10 für fette/magere Strömung erstellt wurde, die Strömungen unter Beibehaltung einer Konzentrationsverteilung herstellt, die gleich derjenigen des Falles ist, bei dem sowohl die fette Strömung 8 als auch die magere Strömung 9 horizontal eingeleitet werden, wie in 2(a) gezeigt ist.
Auch wenn die Richtung für die Primärluftdüse 1 zum Einleiten des gemischten Stroms 7 sich von der horizontalen Richtung nach oben oder unten ändert, mit der zusätzlichen Wirkung des Separators 10 für fette/magere Strömung, kann die Konzentrationsverteilung, wie sie für den Wirkungsgrad der Verbrennung des Brennstoffs erforderlich ist, erhalten werden und in der Austrittsebene der Primärluftdüse 1 aufrechterhalten werden.
Im folgenden wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 3(a) bis 3(c) beschrieben. Wie bei den ersten und zweiten Ausführungsformen sind die 3(a) bis 3(c) Seiten-Schnittansichten zur schematischen Darstellung eines Aufbaus eines Brenners zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff. Die 3(a), 3(b) und 3(c) zeigen jeweils die Fälle, bei denen ein gemischter Strom eines pulverisierten Brennstoffs und von Trägerluft horizontal eingeleitet wird, bei dem der gemischte Strom nach oben eingeleitet wird, und bei dem der gemischte Strom nach unten eingeleitet wird. Hier sind die Abschnitte, die identisch mit den ersten und zweiten Ausführungsformen sind, durch gemeinsame Bezugsziffern bezeichnet und eine Wiederholung ihrer Beschreibung entfällt.
Diese Ausführungsform ist mit einer ersten Ausrichtplatte 13 versehen, die in der Primärluftdüse 1 angeordnet ist und ihre Richtung gemäß der Richtungsänderung der Primärluftdüse 1 ändert, und einer zweiten Ausrichtplatte, die in der Zuführleitung 3 für pulverisierten Brennstoff stromauf des Separators 10 für fette/magere Strömung angeordnet ist.
In dieser Ausführungsform wird der gemischte Strom 7 des pulverisierten Brennstoffs und die Trägerluft horizontal von der Primärluftdüse 1 eingeleitet, wie in 3(a) gezeigt ist, und die Primärluftdüse 1 ändert ihre Richtung, um den gemischten Strom 7 nach oben oder unten einzuleiten, wie in 3(b) oder 3(c) gezeigt ist.
Vor dem Einleiten wird dieser gemischte Strom 7 in fette und magere Strömungen durch den Separator 10 für fette/magere Strömung, der an der stromaufwärtigen Seite angeordnet ist, aufgeteilt und wird dann in die Primärluftdüse 1 eingeleitet.
Zunächst wirkt gemäß 3(a) die zweite Ausrichtplatte 14 in der Zuführleitung 3 für pulverisierten Brennstoff dahingehend, die Konzentrationsverteilung, wie sie von der fetten Strömung 8 und der mageren Strömung 9 des pulverisierten Brennstoffs bestimmt wird, auf einer Stufe zu halten, bevor die fette Strömung 8 und die magere Strömung 9 die Primärluftdüse 1 erreichen. Die erste Ausrichtplatte 13 in der Primärluftdüse 1 dient dazu, die fette Strömung 8 des pulverisierten Brennstoffs zu der Innenfläche der Primärluftdüse 1 hin zu richten.
Wenn die Primärluftdüse 1 um θ Grade nach oben oder unten gerichtet wird, wie in 3(b) oder 3(c) gezeigt ist, ist es ebenfalls möglich, dass der pulverisierte Brennstoff die Konzentrationsverteilung der fetten Strömung 8 und der mageren Strömung 9, wie sie durch den Separator 10 für fette/magere Strömung gebildet wurde, durch die Ausrichtungswirkungen der zweiten Ausrichtplatte 14 in dem Zuführrohr 3 für pulverisierten Brennstoff und der ersten Ausrichtplatte 13 in der Primärluftdüse 1 beizubehalten.
Durch die Wirkungen dieser ersten und zweiten Ausrichtplatten 13 und 14 ist es möglich, dass die fette Strömung 8 und die magere Strömung 9 des pulverisierten Brennstoffs die Strömungen herstellen können, welche die Konzentrationsverteilung äquivalent zu derjenigen des Falles halten, bei der der gemischte Strom 7 horizontal eingeleitet wird, wie in 3(a) gezeigt ist. Auch wenn die Richtung für die Primärluftdüse 1 zum Einleiten des gemischten Stroms 7 sich von der Horizontale nach oben und unten ändert, kann mit der zusätzlichen Wirkung des Separators 10 für fette/magere Strömung die Konzentrationsverteilung, wie sie für den Wirkungsgrad der Verbrennung des Brennstoffs erforderlich ist, erhalten werden und in der Austrittsebene der Primärluftdüse 1 aufrechterhalten werden.
Im folgenden wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 4(a) bis 4(c) beschrieben. Wie bei der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform sind die 4(a) bis 4(c) Seiten-Schnittan sichten zur schematischen Darstellung eines Aufbaus eines Brenners zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff. Die 4(a), 4(b) und 4(c) zeigen jeweils die Fälle, bei denen ein gemischter Strom eines pulverisierten Brennstoffs und von Trägerluft horizontal eingeleitet wird, bei dem der gemischte Strom nach oben eingeleitet wird, und bei dem der gemischte Strom nach unten eingeleitet wird. Hierbei sind die Abschnitte, die identisch zu denjenigen des Standes der Technik oder der ersten, zweiten und dritten Ausführungsformen sind, durch gemeinsame Bezugsziffern bezeichnet und ihre wiederholte Beschreibung entfällt.
Bei dieser Ausführungsform ist in dem Verbrennungs-Hilfsluft-Zuführdurchgang 4 ein Verbrennungs-Hilfsluft-Strömungsausrichter 15 angeordnet, der innerhalb des Windkastens 5 und in der Umgebung des Verbindungsabschnitts zwischen der Sekundärluftdüse 2 und dem Verbrennungs-Hilfsluft-Zuführdurchgang 4 angeordnet ist. Hierbei bezeichnet die Bezugsziffer 16 die von dem Verbrennungs-Hilfsluft-Zuführdurchgang durch die Sekundärluftdüse 2 in den Ofen einzuleitende Verbrennungs-Hilfsluft. Die Bezugsziffer 17 bezeichnet die Verbrennungs-Hilfsluft, welche die Sekundärluftdüse 2 vom Verbrennungs-Hilfsluft-Zuführdurchgang 4 her umgeht und um die Sekundärluftdüse 2 in den Ofen entweicht.
Bei dieser Ausführungsform wird der gemischte Strom 7 des pulverisierten Brennstoffs und der Trägerluft durch die Verteilervorrichtung 11 verteilt und von dem Separator 10 für fette/magere Strömung in die fette und magere Strömung aufgeteilt, bis er in die Primärluftdüse 1 eingeleitet wird. Der Verbrennungs-Hilfsluft-Strömungsausrichter 15 dient dazu, die Strömungsrichtung der Verbrennungs-Hilfsluft so positiv zu verändern, dass die Verbrennungs-Hilfsluft, welche die Umgebung der oberen Innenwandfläche und der unteren Innenwandfläche des Verbrennungs-Hilfsluft-Zuführdurchgangs 4 passiert hat, zur Innenseite der Sekundärluftdüse 2 hindurchströmen kann. Durch die Wirkung dieses Verbrennungs-Hilfsluft-Strömungsausrichters 15 kann fast die gesamte Verbrennungs-Hilfsluft die in den Ofen durch die Sekundärluftdüse 2 einzuleitende Verbrennungs-Hilfsluft 16 sein, während die Menge bzw. der Umfang an Luft 17, die andernfalls diese Sekundärluftdüse 2 umgehen würde und in den Ofen entweichen würde, minimiert wird.
Die Erfindung ist zwar in Zusammenhang mit den dargestellten Ausführungsformen beschrieben worden, sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern kann natürlich auf verschiedenartige Weise in ihrem spezifischen Aufbau innerhalb ihres Schutzumfangs modifiziert werden.
Eine Verbesserung, die durch die vorliegende Erfindung vorgesehen ist, umfasst einen Separator für fette/magere Strömung, der an oder nahe an einem Verbindungsabschnitt zwischen der Primärluftdüse und der Zuführleitung für pulverisierten Brennstoff angeordnet ist, wobei der Separator für fette/magere Strömung in der Lage ist, seine Richtung in Reaktion auf oder unabhängig von einer Änderung in der Einspritzrichtung der Primärluftdüse zu ändern. Infolgedessen variiert der Separator für fette/magere Strömung im Gefolge der Änderung in der Einspritzrichtung der Primärluftdüse 1 derart, dass der gemischte Strom als zuverlässiger und stabiler Strom ohne irgendeine Vorbelastung in der Richtung der Primärluftdüse von der Primärluftdüse in den Ofen eingeleitet werden kann, wodurch ein sehr zuverlässiger Brenner zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff bereitgestellt wird.
Der Brenner zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist so aufgebaut, dass er ferner einen weiteren Separator für fette/magere Strömung aufweist, der stromauf des erstgenannten Separators für fette/magere Strömung angeordnet ist. Infolgedessen wird die Strömungsaufteilung zunächst von dem stromauf positionierten Separator für fette/magere Strömung vorgenommen, und der gemischte Strom wird unter Übernahme der Trennwirkung ohne irgendeine Vorbelastung in der gleichen Richtung wie der der Primärluftdüse geführt und in den Ofen eingeleitet, wodurch ein sehr zuverlässiger Brenner zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff bereitgestellt wird.
Der Brenner zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist so aufgebaut, dass er einen Verbrennungs-Hilfsluft-Strömungsausrichter aufweist, der in den Windkasten zum Einleiten der Verbrennungs-Hilfsluft in einen Eingang der Sekundärluftdüse 2 angeordnet ist. Infolgedessen kann der gemischte Strom des pulverisierten Brennstoffs und der Trägerluft in einer bevorzugten Situation von der Primärluftdüse aus eingeleitet werden, und die Verbrennungs-Hilfsluft kann in einem bevorzugten Zustand von der Außenseite zum Eingang der Sekundärluftdüse durch den im Windkasten angeordneten Verbrennungs-Hilfsluft-Strömungsausrichter geführt bzw. geleitet werden, wodurch das Entweichen der Verbrennungs-Hilfsluft am Eingang der Sekundärluftdüse drastisch gemindert wird.
Der Brenner zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff gemäß einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung ist so aufgebaut, dass die Primärluftdüse an einem Eckabschnitt der Seitenwand des Ofens angeordnet ist. Infolgedessen ist der Brenner so gestaltet, dass der gemischte Strom des pulverisierten Brennstoffs und der Trägerluft von der Zuführleitung für pulverisierten Brennstoff und der Primärluftdüse in die fette Strömung und die magere Strömung aufgeteilt werden, und die Trennwirkung beibehalten wird, und er ist im Eckabschnitt der Ofenseitenwand so angeordnet, dass die bevorzugte Einleitung von dem Eckabschnitt in den Ofen erfolgen kann, wodurch die richtige Verbrennung aufrechterhalten wird.
Der Brenner zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff gemäß einer weiteren Ausführungsform ist so aufgebaut, dass der Windkasten mehrere Windkasteneinheiten umfasst, von denen jede einen quadratischen Vorderabschnitt aufweist und jede mindestens eine Zuführrohr für pulverisierten Brennstoff und einen Verbrennungs-Hilfsluft-Zuführdurchgang aufweist, wobei die Windkasteneinheiten in getrennter oder zusammengefügter Beziehung zueinander angeordnet sind, und die Windkasteneinheit eine Erstreckungslänge nach oben und unten aufweist, die das Eineinhalbfache (1,5) ihrer lateralen Erstreckungslänge beträgt. Infolgedessen kann in den Aufbau der Windkasteneinheit die Primärluftdüse aufgenommen werden, und sie ist so gestaltet, dass der gemischte Strom des pulverisierten Brennstoffs und der Trägerluft durch die Zuführleitung für pulverisierten Brennstoff und die Primärluftdüse aufgeteilt werden und die Brennwirkung beibehalten wird, wobei die Sekundärluftdüse das Entweichen der Verbrennungs-Hilfsluft an ihrem Eingang verhindert und die Windkasteneinheit eine Erstreckungslänge nach oben und unten aufweist, die das Eineinhalbfache (1,5) oder weniger ihrer lateralen Erstreckungslänge ausmacht, so dass der gesamte Aufbau ohne Minderung der Leistung kompakt gestaltet werden kann.

Claims

Brenner zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff mit mehreren Luftdüsen, die an einer Seitenwand eines Ofens zum Einspeisen eines gemischten Stroms (7) aus einem pulverisierten Brennstoff und Trägerluft angeordnet sind, um eine Flamme zu erzeugen, wobei die Luftdüsen umfassen: eine Primärluftdüse (1) mit variabler Richtung zum Einspeisen des gemischten Stroms (7) in den Ofen einzuleiten, eine Sekundärluftdüse (2) zum Zuführen von Verbrennungs-Hilfsluft (16) um die Primärluftdüse (1) herum, und eine Zuführleitung (3) für pulverisierten Brennstoff zum Zuführen des gemischten Stroms (7) zu der Primärluftdüse (1), wobei die Zuführleitung (3) pulverisierten Brennstoffs sich durch einen Windkasten (5) so erstreckt, dass ein Verbrennungs-Hilfsluft-Zuführdurchgang (4) um die Zuführleitung (3) für pulverisierten Brennstoff herum gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Separator (6) für fette/magere Strömung an oder nahe einem Verbindungsabschnitt zwischen der Primärluftdüse (1) und der Zuführleitung (3) für pulverisierten Brennstoff angeordnet ist, und der Separator (6) für fette/magere Strömung seine Richtung in Reaktion auf oder unabhängig von einer Änderung einer Einspeiserichtung der Primärluftdüse (1) ändern kann.
Brenner zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff nach Anspruch 1, wobei ein weiterer Separator (10) für fette/magere Strömung stromauf des an einem oder nahe einem Verbindungsabschnitt zwischen der Primärluftdüse (1) und der Zuführleitung (3) für pulverisierten Brennstoff angeordneten Separators (6) für fette/magere Strömung angeordnet ist.
Brenner zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei eine Ausricht-Einrichtung (15) für einen Verbrennungs-Hilfsluftstrom in dem Windkasten (5) zum Leiten der Verbrennungs-Hilfsluft (16) in einen Eingang der Sekundärluftdüse (2) angeordnet ist.
Brenner zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Primärluftdüse (1) an einem Eckabschnitt einer Seitenwand des Ofens angeordnet ist.
Brenner zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Windkasten (5) mehrere Windkasteneinheiten aufweist, von denen jede mindestens eine besagte Zuführleitung (3) für pulverisierten Brennstoff und einen besagten Verbrennungs-Hilfsluft-Zuführdurchgang (4) aufweist, und die Windkasteneinheiten in einer voneinander getrennten oder einer zusammengefügten Beziehung angeordnet sind.
Brenner zur Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff nach Anspruch 5, wobei jede Windkasteneinheit einen quadratischen Vorderabschnitt aufweist und jede Windkasteneinheit eine Aufwärts- und Abwärts-Richtungslänge (h) hat, die das 1 1/2fache (1,5fache) oder weniger der Länge (b) in der Lateralrichtung beträgt.