(57)【要約】      （修正有）【課題】排煙と二次空気の均質な混合を、排煙を壁から離れるように保ち排煙の出口の中央で最適に混合出来る二次空気ノズルを配置した燃焼プラントを提供する。【解決手段】燃焼プラント１の排煙の出口３の対抗する側面１５、１６に、流体を排煙に注入するノズル１１、１２，１３，１４を、排煙を排煙の出口３で波形ラインに沿って前後に動かすようにノズル１１，１２，１３，１４を配置、取り付けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排煙の出口（３）がある燃焼プラント（１）であって、
流体を排煙に注入するために、前記排煙の出口（３）の対抗する側面（１５、１６）にノズル（１１乃至１４）を有し、
排煙（３８）を前記排煙の出口（３）で波形ライン（３７）に沿って前後に動かすように前記ノズル（１１乃至１４）が配置され取り付けられていることを特徴とする燃焼プラント。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼プラントであって、
前記流体が気体であることを特徴とする燃焼プラント。
【請求項３】
請求項２に記載の燃焼プラントであって、
前記気体が空気であることを特徴とする燃焼プラント。
【請求項４】
請求項２に記載の燃焼プラントであって、
前記気体が蒸気であることを特徴とする燃焼プラント。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の燃焼プラントであって、
前記波形ライン（３７）が３つ、好ましくは４つ以上の反転ポイント（４４乃至４８）を有することを特徴とする燃焼プラント。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の燃焼プラントであって、
前記排煙の出口（３）の対抗する側面（１５、１６）に配置された２つのノズル（１１乃至１４）の初期のノズル方向（１７乃至２０）が、前記ノズル（１１乃至１４）を結ぶ直線（２３）から、少なくとも角度５°で、好ましくは１０°以上で設置されていることを特徴とする燃焼プラント。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の燃焼プラントであって、
ノズル（１１乃至１４）の初期のノズル方向（１７乃至２１）が、前記排煙の出口（３）の前記対抗する側面（１５、１６）への最短の結び線（２５）から、少なくとも５°、好ましくは１０°以上の角度（２４）を成すことを特徴とする燃焼プラント。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の燃焼プラントであって、
少なくとも１つのノズル（１０乃至１４）の初期のノズル方向（１７乃至２１）が、前記排煙の出口（３）の水平面（２７）から、少なくとも５°、好ましくは１０°以上の角度（２６）を成すことを特徴とする燃焼プラント。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の燃焼プラントであって、
前記燃焼プラント（１）が燃焼のための炉の格子（２）を有することを特徴とする燃焼プラント。
【請求項１０】
請求項９に記載の燃焼プラントであって、
前記炉の格子（２）に係る前記排煙の出口（３）が前記排煙（３８）の流れの方向に広がることを特徴とする燃焼プラント。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の燃焼プラントであって、
前記排煙の出口（３）は下方の領域（３３）及び上方の領域（３４）を有し、そこでは、前記下方の領域（３３）における前記炉の格子（２）から前記排煙の出口（３）への入口（２９）は前記上方の領域（３４）に対してオフセットを持って配置されることを特徴とする燃焼プラント。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のうちいずれか一項に記載の燃焼プラントであって、
前記排煙（３８）の中に流体を注入するために、少なくとも１つのノズル（１０）が、前記炉の格子（２）の上で前記排煙（３８）の流れの方向に前記排煙の出口（３）の前に配置されるということを特徴とする燃焼プラント。
【請求項１３】
特に請求項１乃至１２のうちいずれか一項に記載の燃焼プラント（１）の運転方法であって、
燃焼空気（３９乃至４３及び４９）の少なくとも一部が、前記排煙の出口（３）の対抗する側面に配置されたノズル（１１乃至１４）を通して前記排煙（３８）に加えられ、
前記燃焼空気（３９乃至４３及び４９）が、初期の燃焼空気（４９）及び二次の燃焼空気（３９乃至４３）として又は二次の燃焼空気（３９乃至４３）として、前記燃焼プラント（１）の運転中に、いくつか変わる種々の追加ポイント（２、１０乃至１４）で加えられることを特徴とする燃焼プラントの運転方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の燃焼プラントの運転方法であって、
燃焼空気の比率が一定に保たれることを特徴とする燃焼プラントの運転方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の燃焼プラントの運転方法であって、
前記燃焼空気（３９乃至４３及び４９）は前記ノズル（１０乃至１４）及び格子（２）に分配して加えられることを特徴とする燃焼プラントの運転方法。
【請求項１６】
請求項１３乃至１５のうちいずれか一項に記載の燃焼プラントの運転方法であって、
これらのノズル（１０乃至１４）への部分的な体積流量の分配は制御可能に変えられることを特徴とする燃焼プラントの運転方法。
【請求項１７】
請求項１３乃至１６のうちいずれか一項に記載の燃焼プラントの運転方法であって、
前記燃焼プラント（１）の運転中に、ＮＯＸ、ＣＯ及び／又はＯ２に対して最適化された個々の追加ポイント（１０乃至１４、４）に前記燃焼空気（３９乃至４３及び４９）が分配されることを特徴とする燃焼プラントの運転方法。
【請求項１８】
請求項１３乃至１７のうちいずれか一項に記載の燃焼プラントの運転方法であって、
ほぼ一定の単位時間当りの燃焼物（気体及び／又は固体の燃焼物）を実現するように、前記排煙の出口（３）における前記ノズル（１０乃至１４）の間で燃焼空気（３９乃至４３及び４９）の分配が分割されることを特徴とする燃焼プラントの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排煙の出口があり、排煙に流体を調量するために、その排煙の出口の対抗する側面にノズルを有する燃焼プラントに関する。更に、本発明は燃焼プラントの運転方法に関し、このプラントでは少なくとも燃焼空気の一部が、排煙の出口の対抗する側面に配置されたノズルを通して排煙に加えられる。
【背景技術】
【０００２】
燃焼プラントでは、初期の空気を変えることだけではなく、また、種々のノズルを通して排煙に二次の空気を加えることが知られている。二次の燃焼領域で流体を加えることは、排煙に渦巻きを生じさせるのに役立ち、排煙及びノズルを通して加えられる二次の空気の均質な混合を作り出すことが意図される。実際に、特別なノズルの構成を介して強い渦巻きが実現され、これにより排煙と二次の空気の混合がされることになる。例えば、このことは西独国特許出願公開第１９４７１６４号明細書、中国特許出願公開第１０２６２０２８５号明細書及び米国特許出願公開第２００４／０１８５３９９号明細書で述べられている。ここでの目標は、適切に配置されたノズルとそこへ調整された気体流を通して、排煙を壁から離れるように保ち排煙の出口の中央で最適に混合することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】西独国特許出願公開第１９４７１６４号明細書
【特許文献２】中国特許出願公開第１０２６２０２８５号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００４／０１８５３９９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的はそのような燃焼プラントを更に開発することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、排煙を排煙の出口で波形ラインに沿って前後に動かすようにノズルが配置され取り付けられる特有の燃焼プラントにより実現される。
【０００６】
本発明は、ノズルが渦巻きを生じさせるために用いられ得るだけではなく、また、排煙が排煙の出口で波形ラインに沿って動くように配置され得るという学識に基づく。言い換えると、一つの排煙の粒子は、排煙の出口で直線に沿って炉の格子から又はらせん状の炉の格子から導かれるのではない。粒子はまた、二次の空気と強く混合されるために渦巻きに伴われた排煙を通して導かれるのではない。
【０００７】
本発明によると、排煙の粒子は排煙の出口を通して設定された波形ラインを流れる。結果として、排煙の出口で本質的に全ての粒子が、真っすぐな貫通流が与えられていたなら可能な時間よりも長い保持時間を有する。個々の排煙の粒子が渦巻きが生じた時排煙の出口の内側で特別に長い経路を有し、他の粒子が排煙の出口を通して特別に速く流れる一方で、本発明によると、排煙を導くことで本質的に全ての粒子が排煙の出口でより長い経路を動き回るようになる。これにより排煙の出口で粒子の保持時間が増加し、全ての粒子が設定された経路で設定された保持時間を有することになる。高温の排煙は高い粘度を有し、そこで、ノズルを通した経路で導かれ得るので、波形ラインに沿って導くことが可能である。これにより、排煙を高い再現性で、一様に扱うことができ、特に排煙の出口の端の領域では、排煙の粒子が排煙の出口を通して相対的に真っすぐなラインに沿って真っすぐな糸状に流れることが妨げられる。一方で、他の粒子は渦巻きのため大変長時間排煙の出口にとどまる。
【０００８】
本発明によると、ノズルは先行技術におけるように渦巻きを生じさせるために用いられるのではなく、むしろ調量された流体を通して波形ラインに沿って排煙が流れるように独特に取り付けられ、それによって排煙の出口の内側の保持時間が増加する。
【０００９】
排煙を波形ラインに沿って導くために、圧力、体積流量及びノズルの構成に沿った取り付けが特別に調整されなければならない。排煙の出口の幾何学的構成に依存して、ノズルのパラメータは設定された波形ラインを実現するように単純な試験により定められ得る。この波形ラインは、少なくとも３つ、更に好ましくは４つ以上の反転ポイントを有するべきである。
【００１０】
加えられる流体は、排煙の出口に入った時に規則として気化する液体でもあり得る。気体が液体として加えられることは有利である。例えば、この気体は空気又は蒸気であり得る。
【００１１】
周知のノズルが、配置されるべき排煙の出口の壁に垂直に取り付けられるように、排煙の出口のそのノズルが排煙の出口に配置される。
【００１２】
しかしながら、排煙の出口の対抗する側面に配置された２つのノズルの初期のノズル方向が、そのノズルを結ぶ直線から、少なくとも角度５°で、好ましくは１０°以上で設置されていることは、本発明に基づく解決策にとって有利である。
【００１３】
特に、ノズルに対抗して他のノズルが設置されていない場合、ノズルの初期のノズル方向が、排煙の出口の対抗する側面への最短の結び線から、少なくとも５°、好ましくは１０°以上を成すことは有利である。
【００１４】
水平線との関係では、少なくとも１つのノズルの初期のノズル方向が、排煙の出口の水平面から、少なくとも５°、好ましくは１０°以上を成すことは有利である。
【００１５】
本発明は、特に燃焼のために炉の格子を明示する燃焼プラントに適している。
【００１６】
炉の格子に係る排煙の出口が排煙の流れの方向に広がることは有利である。排煙の出口が排煙の流れの方向に炉の格子から広がる燃焼プラントは、上記の燃焼プラントの特徴からなおさら独立して本発明にとって本質的である。
【００１７】
このように排煙の出口を広げることはノズルを逆さにすることにつながり、それゆえに排煙の出口での流れを遅くすることになる。累積的又は択一的に排煙を波形ラインに沿って動かすために、排煙の出口を広げることにより排煙の出口での排煙の流動率を減少させることが、そこで提案される。排煙の出口を広げることは、排煙の流れの方向に広がる排煙の出口の断面図として理解される。波形ラインを与えられた排煙の流れの方向は、ここでは、波の反転ポイントの間の結び線として理解される。
【００１８】
前述の特徴からなおさら独立して本発明にも関連する燃焼プラントのもう一つの実施形態では、排煙の出口は下方及び上方の領域を有し、そこでは、下方の領域における炉の格子から排煙の出口への入口は上方の領域に対してオフセットを持って配置される。
【００１９】
排煙の出口で本質的に排煙が上部へ流れ、排煙を波形ラインに沿って動かすこと及び／又は排煙の出口を広げることにより排煙の出口での保持時間が増加させられ得る一方で、炉の格子から排煙の出口への入口を残っている排煙の出口に移動させることにより、排煙の出口の高さを変化しないよう保つ間にも、排煙の出口での保持時間はまた増加させられ得る。
【００２０】
排煙の中に流体を注入するために、少なくとも１つのノズルが、炉の格子の上で排煙の流れの方向に排煙の出口の前に配置されるということが特別の実施形態で提供される。
【００２１】
本発明に基づく目的はまた、初期の燃焼空気及び二次の燃焼空気として又は二次の燃焼空気として、焼却炉の運転中にいくつか変わる種々の追加ポイントで、燃焼空気が加えられるという包括的な方法で実現される。燃焼空気を加えることは通常最適化され焼却炉の運転中にはもはや変化しない一方で、本発明では、焼却炉の運転中に燃焼空気の種々の追加ポイントのへ分配が変えられることを提案する。
【００２２】
燃焼プラントが、格子で運ぶ方向に対して横切る方向について格子での燃焼の光学的分析により、炉の格子の領域で初期の空気を変えることが確かに知られている。しかしながら、新規なこととして、初期の燃焼空気と、第二の燃焼空気と、の間での加える空気を変えること及び第二の空気の種々の追加ポイント内で変えることがある。変えている間に燃焼空気の比率（λ）が一定に保たれることが、ここでは特別に有利である。
【００２３】
燃焼空気はノズル及び格子に分配して加えられ得るか、又はこれらのノズルへの部分的な体積流量の分配は制御可能に変えられ得る。
【００２４】
焼却炉の運転中に、ＮＯＸ、ＣＯ及び／又はＯ２に対して最適化された個々の追加ポイントに燃焼空気が分配されることは特別に有利である。このことは、個々のノズルに及び／又はノズル及び格子に加える体積流量の分配が、ＮＯＸ、ＣＯ及び／又はＯ２のようなパラメータを最適化するために焼却炉の運転中に変化させられることを意味する。
【００２５】
累積的又は択一的に、ほぼ一定の単位時間当りの燃焼物を実現するように、排煙の出口におけるノズルの間で燃焼空気の分配が分割されることが提供される。ここでは、気体及び／又は固体の燃焼物が最適化され得る。
ノズルによって、排煙の出口の内側の燃焼物の平面の高さを変えること、測定において排煙の出口での高さの機能として燃焼物を分析すること、例えば、排煙の出口の独特の高さにおける独特の燃焼物のレベルを下回らないように、その機能としてノズルを介して加えられる流体を変えること、が可能になる。
【００２６】
有利で例示的な実施形態が図面に示され、より詳細に以下説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】燃焼プラントの流体追加ポイントを配置した模式図である。
【図２】排煙の出口における排煙の波形ラインの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１に示される燃焼プラント１は炉の格子２及び排煙の出口３を有する。矢印４は炉の格子２で初期の空気を加えることを表わし、矢印５乃至９はノズルを介して二次の空気を加えることを表わす。ノズル１０乃至１４は模式的にのみ表わされている。ここでは、ノズル１０は炉の格子２の上に配置され、ノズル１１及び１２は排煙の出口３の側面１５に配置され、一方でノズル１３乃び１４は排煙の出口３の対抗する側面１６に配置されている。
【００２９】
破線１７乃至２１はノズル１０乃至１４の初期のノズル方向を表わす。
【００３０】
初期のノズル方向１７については、角度２２がノズル１２及び１４を結ぶ直線２３に対する取り付けを示す。角度２４は、排煙の出口３のノズル１４から対抗する側面１５への最短の結び線２５に対する初期のノズル方向１７の取り付けを示す。最後に、角度２６は、排煙の出口３における水平面２７に対するノズル１４の初期のノズル方向１７を示す。
【００３１】
排煙の出口３の２つの対抗する側面１５及び１６は互いに角度２８を成し、その結果排煙の出口３は、排煙の出口３への入口２９と、排煙の出口３の垂直の側面３１及び３２との変り目３０と、の間の領域において円錐形に広がる。
【００３２】
これにより、炉の格子２から排煙の出口３への入口２９と、傾斜した側面１５、１６がある排煙の出口３の領域３３から垂直の壁３１及び３２がある排煙の出口の領域３４への変り目３０と、の間の排煙の出口３の下方の領域３３となり、これは垂直の壁３１と、３２と、の間のこの第２の領域３４に対するオフセットとなる。
【００３３】
初期のノズル方向２１があるノズル１０が、炉の格子２に対抗して設置されている壁３５に配置され、そこで、炉の格子２の上で下方の領域３３の中に入る前の領域３６に設置されている。
【００３４】
燃焼プラント１の運転中に、ノズル１０乃至１４が排煙３８の波形ライン３７を生成し、これは炉の格子２の上に生じる。二次の燃焼空気３９乃至４３を気体として排煙３８に加えることにより、その反転ポイント４４乃至４８がある波形ライン３７が作り出される。初期の燃焼空気４９は格子２を介して燃焼プラント１に供給される。
【００３５】
これにより、排煙３８が波形ライン３７上を流れるというような方法で燃焼空気を加えることが可能になる。燃焼プラントの運転中に体積流量又は質量流量として量を変えながら、格子２上の又はノズル１０乃至１４上の種々の追加ポイントの中で分配して、二次の燃焼空気３９乃至４３又は初期の燃焼空気４９、及び二次の燃焼空気３９乃至４３が加えられるということが、好ましい方法として更に提供される。ここで燃焼空気の比率が燃焼プラントの運転中に変わり得る。しかしながら、燃焼空気の比率が一定に保たれることは有利である。
【００３６】
初期の燃焼空気４９及び二次の燃焼空気３９乃至４３で構成される燃焼空気の個々の追加ポイントについての分配を最適化するために、ＮＯＸ、ＣＯ及び／又はＯ２に対するセンサー５０、５１及び５２がコントローラ５３に接続されている。
【００３７】
センサー５０乃至５２により確認された測定値から燃焼物が確定され得て、これにより、単位時間当りの燃焼物がほぼ一定に保たれるようにノズルについての燃焼空気の分配を調整することが可能になる。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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