Kohlenstaubfeuerung

Die Aufmahlung sowie die Korngröße der Kohleteilchen hängen von der eingesetzten Kohle ab. Als wichtigste Vertreter seien hier genannt:

• Steinkohle (Aufmahlung in vertikalen Schüsselmühlen mit einer Austrittskorngröße von 70 µm und einer Austrittstemperatur von ca. 100 °C)
• Braunkohle (Aufmahlung in Schlagradmühlen mit einer Austrittskorngröße von 100 µm bis zu 1000 µm und einer Austrittstemperatur von ca. 250 °C)

Zum Brenner gefördert wird die Kohle in direkten Feuerungen in einem Massenverhältnis Luft zu Kohle von ca. 2. Bei indirekten Feuerungen ist dieses Verhältnis z. T. deutlich kleiner (bis 0,1).

Die Kohle wird in Kohlemühlen gemahlen. Aufgrund der Bildung explosionsfähiger Stäube müssen Explosionsschutzmaßnahmen (z. B. Inertisierung der Mühle) eingehalten werden. Der Kohlenstaub wird pneumatisch zu dem Kohlenstaubbrenner gefördert. Der Brenner dosiert den Kohlenstaub sowie die Verbrennungsluft in den Feuerungsraum. Das Anfahren des Kessels und das Erwärmen der Ausmauerung auf die Zündtemperatur des Kohlenstaubs erfolgt mit einem Zündbrenner, der mit Erdgas oder Heizöl befeuert wird.

Es gibt zahlreiche Brennerformen und Ausführungen der Luftzuführung (sogenannte Luftstufungen), um die Verbrennung möglichst schadstoffarm zu gestalten. Häufigstes Ziel ist hierbei die Absenkung der Brennertemperatur zur Verringerung der Stickoxid-Bildung. Eine Kohlenstaubfeuerung besteht aus Gruppen von Kohlenstaubbrennern (meist in Ebenen am Kessel angebracht). In der Regel speist eine Mühle eine Gruppe von mehreren Brennern in einer Ebene. Ein Großkessel kann eine Höhe von über 150 m erreichen. Die Kohlenstaubfeuerung befindet sich im unteren Teil des Kessels (bis ca. 40 m) aufgeteilt in ca. 3–6 Ebenen, welche jeweils einige Meter übereinander angeordnet sind.

Die Kohlenstaubfeuerung wird vorwiegend in Kraftwerken zur Dampferzeugung angewandt. Hier gibt es mehrere Varianten, die im Wesentlichen durch die Anordnung der Kohlenstaubbrenner charakterisiert sind:

Tangentialfeuerung

Bei dieser Feuerungsart sind die Brenner rund um den Kessel angebracht und so ausgerichtet, dass die eingetragene Kohle aller Brenner einer Ebene in einer spiralförmigen Bahn im Kessel aufsteigt. Vorteile dieser Feuerungsart ist der lange (spiralförmige) Ausbrandweg.

Wandfeuerung

Bei dieser Feuerungsart sind die Brenner an einer Wand angebracht (Einseitenfeuerung) oder auch an gegenüberliegenden Seiten (Doppelwandfeuerung). Manchmal sind die Brenner der gegenüberliegenden Seiten auch gegeneinander versetzt (Boxerfeuerung). Wandfeuerungen haben den Vorteil, dass man die Flamme näher am Brenner kontrollieren kann. Somit ist eine variablere Luftführung möglich.

Die meisten Feuerungen sind heutzutage Trockenfeuerungen. Dies bedeutet, dass die Brennraumtemperatur unter dem Schmelzpunkt der Schlacke liegt. Ältere Anlagen sind als Schmelzkammerfeuerung ausgelegt. Eine noch häufig in den USA verwendete Feuerungsart ist die Zyklonfeuerung, welche die Kohle im Brenner (Zyklonbrenner) verbrennt und ebenfalls eine Schmelzfeuerung ist.

Moderne Kohlestaubfeuerungen von Kohlekesseln haben ca. 4–10 Mühlen pro Kessel und 16 – 40 Brenner. Eine solche Feuerung verbrennt zwischen 100 t und 400 t Kohle pro Stunde.

Die bei der Feuerung anfallende Asche sinkt entweder nach unten oder wird mit dem Rauchgas aus dem Dampferzeuger ausgetragen. Bei der Austragung in trockener Form spricht man von der Trockenentaschung. Eine besondere Bauform ist die Schmelzkammerfeuerung. Hierbei wird die Feuerraumtemperatur so hoch gewählt, dass die Asche flüssig (als Schlacke) abgezogen werden kann. Zur Abscheidung der Flugasche aus dem Rauchgas werden in der nachgeschalteten Rauchgasreinigung oft Elektrofilter oder Gewebefilter verwendet.