DE2814239A1

DE2814239A1 - Wirbelbettfeuerung

Info

Publication number: DE2814239A1
Application number: DE19782814239
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Hein
Original assignee: Steag GmbH
Current assignee: Steag GmbH
Priority date: 1978-04-03
Filing date: 1978-04-03
Publication date: 1979-10-11
Also published as: GB2022226B; DE2814239C2; US4340000A; CA1122071A; GB2022226A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Wirbelbettfeuerung, bei der in einem Behälter mit gekühlten oder isolierten Wänden und mit einem Anströmboden durch mittels Luftdüsen im Anströmboden zugeführte Luft ein aus einem vergleichsweise inerten Material bestehendes Wirbelbett aufrechterhalten wird,dem der Brennstoff nach Aufheizen des Wirbelbettes auf die Zündtenperatur des Brennstoffes zugeführt ;wird.

Insbesondere finden Wirbelbettfeuerungen für die Verbrennung von stückiger, staubförmiger oder schlanmförmiger Kohle, entsprechenden Abfällen o. dgl. Verwendung. Durch die über Düsen im Anströmboden zugeführte Verbrennungsluft wird einerseits eine gleichmäßige Verteilung der Luft erreicht, andererseits bewirkt diese Luft auch eine ständige Auf- und Ab-Durchwirbelung der Bettmasse, so daß insbesondere in vertikaler Richtung eine intensive Durchmischung von Brennstoff, Luft und dem inerten, als Wärmeträger dienenden Material erfolgen kann.

Zum Stande der Tecluiik gehört die Zuführung des Brennstoffes über einen oder mehrere Fallschächte von oben in das Wirbelbett. Diese Art der Zuführung ist sehr robust und einfach, ist jedoch nicht mehr zufriedenstellend möglich bei größeren Wixbelbetten. Es sollte je 1 bis 3 m³ Wirbelboden immer eine Einbringstelle vorhanden sein, um die Bettfläche gleichmäßig beschicken zu können. Zwar verteilt das Wirbelbett aufgrund seines Charakters selbsttätig das Einbringgut, jedoch wird diese Eigenschaft durch Einbauten, wie Tauchheizflächen o. dgl., eingeschränkt, über 3 m² Bettfläche reicht die Fähigkeit des Wirbelbettes zur gleichmäßigen Verteilung jedenfalls nicht aus.

Zum Stande der Technik gehört ferner die pneumatische Zuführung des Brennstoffes über gleichmäßig auf dem Anströmboden vorgesehene pneumatische Einbringvorrichtungen. Die pneumatische* Einbringung erfordert aber ein Zerkleinern und Trocknen des Einbringgutes, da eine Feuchtigkeit von über 6 bis 8 % beim Einbringgut zu Verklebungen in den Leitungen führt. Außerdem kann sich eine vorher zusammengestellte Mischung aufgrund des verschiedenen spezifischen Gewichtes ihrer Bestandteile vergleichsweise leichtVieder entmisc

Grundsätzlich 1st zu der mechanischen Einbringung zu sagen, daß ihre Anwendung::, möglichkeiten begrenzt sind und insbesondere eine gute Beschickung der Anströmbodenfläche über ca. 30 bis 40 m² hinaus nicht möglich ist. Eine Vergrößerung

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der Bettfläche würde die Funktion des Wirbelscliichtverfahrens stark beeinträchtigen bzw. völlig unmöglich machen.

Bei der pneumatischen Einführung fällt darüber hinaus bei der erforderlichen Zerkleinerung des Einbringgutes ein vergleichsweise großer Staubanteil an, der an der Verteilung des Gutes im Wirbelbett nicht teilnimmt und auch nicht an dem dort vor sich gehenden Verbrennungsprozeß. Dieser Anteil findet sich später im Staubfänger wieder. Eine Rückführung ist nicht möglich, da die Teilchen in der Wirbelschicht nicht gehalten werden können. Es ist deshalb für entsprechende Lagerung oder Beseitigung dieses Anteils Sorge zu tragen, was die entsprechende Feuerungsart wesentlich verteuert.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln eine Wirbelbettfeuerung zu schaffen, bei der das Verbrennungs- oder Einbringgut weitgehendst nicht aufbereitet über vergleichsweise große Anströmbodenflächen so eingeführt werden kann, daß Staub- und Blasenbildung bei der Einführung vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Behälter unterhalb der oberen Grenze des Wirbelbettes Druckrohre ausmünden, die mit einer außerhalb des Behälters vorgesehenen, das Einbringgut, d.h. den Brennstoff und gegebenenfalls Zusätze fördernden Zwangseinbringung in Verbindung stehen.

Mit dieser Maßnahme ist es möglich, das Einbringgut weitgehend unaufbereitet mechanisch in die Wirbelschicht einzubringen und durch entsprechende Verteilung der Druckrohre zu vergleichsweise großen Antrctnbodenflachen zu kommen, wobei das Einbringgut nicht nur gut verteilt wird, sondern auch die der bisherigen mechanischen und pneumatischen Einbringung anhaftenden Nachteile ausgeschaltet werden.

Von besonderem Vorteil erweist sich bei 'der erfindungsgemäßen Wirbelbettfeuerung, daß Kalk mit vergleichsweise grober Körnung über 12mm mit eingebracht werden kann. Das Grobkorn zerplatzt dabei nach und nach durch den Wärmeschock in Feinkorn mit reiner und vollaktiver Oberfläche. Außerdem verbleibt dieses Gut vergleichsweise lange in der Wirbelschicht und es verlängern sich dadurch die Reaktionszeiten.

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Auch die Verbrennung allenfalls eingebrachter Kohle erweist sich bei einer erfindungsgeitiäßen Wirbelbettfeuerung wesentlich günstiger. Die vergleichsweise groben Kohlenstücke verbleiben länger, d.h. bis zu einer 3/4 Stunde, in der Wirbelschicht, wobei sich keinerlei Blasen in der Wirbelschicht durch Förderluft für die Kohle bilden. Damit wird auch das Ilinausblasen von Feinkorn aus der Wirbelschicht durch die Förderluft vermieden.

Vorzugsweise sind die Druckrohre gruppenweise an die beispielsweise als Feststoff pumpe ausgebildete Zwangseinbringung anschaltbar. Man kann auch so vorgehen, daß jedes Druckrohr durch eine Feststoffpumpe versorgt ist.

Die Druckröhre können auch zu über den Anstrcmbodenquersclinitt verteilten Gruppen zusammengefaßt werden, die jeweils von einer die Zwangseinbringung bewirkender Feststoff pumpe gespeist sind.

Vorzugsweise münden die Druckrohre durch "den Anströmboden in den Behälter ein, wobei zweckmäßig dafür Sorge getragen ist, daß die Abstände und die Verteilung der Druckrohre so gewählt sind, daß ein Druckrohr jeweils ca. 1 bis 3 m³ mit dem Einbringgut beschickt.

Selbstverständlich kann in weiterer Ausbildung der Erfindung dafür Sorge getragen sein, daß die Druckrohre durch geeignete Mittel gekühlt sind.

Als Ausführungsbeispiel soll die Kohleverbrennung mit einem Schwefelbindemittel, beispielsweise Kalkstein, in einer Wirbelbettfeuerung näher erläutert werden.

Um eine Rauchgaswäsche hinter einer Kohlefeuerung einzusparen, bedient man sich einer Wirbelbettfeuerung, bei der ein Kohle-Kalkstein-Gemisch in das Wirbelbett aufgegeben wird. Der bei der Kohleverbrennung frei werdende Schwefel bindet sich an den in der Wirbelschicht gebrannten Kalk zu umweltfreundlichem Gips.

Die zur Verbrennung gelangende Kohle kann beliebiger Qualität sein und als Feingut, Mittelgut oder Nußkohle angeliefert werden. Der Kalkstein wird vorzugsweise grobkörnig angeliefert. Auf den Feuchtigkeitsgehalt der angelieferten Materialien kommt es nicht wesentlich an.

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Bei der verwendeten Feststoffpumpe kann es sich um eine Betonpumpe, eine Schnecke oder eine sonstige mechanische Druckerhöhungsvorrichtung handeln. Beim erläuterten Ausführungsbeispiel werden die Druckrohre von unten durch den Luftkasten des Anströmbodens in die Wirbelschicht eingeführt. Es ist allerdings auch möglich, dia Druckrohre von der Seite oder von oben in die Wirbelschicht einzuführen. Die Druckrohre können, wenigstens in dem Bereich, wo sie in der Wirbelschicht enden, durch ein Kühlmedium vor den dort herrschenden hohen Temperaturen geschützt werden.

Die Eindringtiefe der Druckrohre in die Wirbelschicht hängt wesentlich von der Körnung und der Qualität des eingesetzten Brennstoffes ab und läßt sich durch Versuche bestimmen.

Das aus dem jeweiligen Druckrohr in die Wirbelschicht austretende vergleichsweise grobkörnige Einbringgut wird über einen Bereich von maximal ca. 3m² aufgrund des Verhaltens des Wirbelbettes verteilt und zerkleinert. Dies gilt auch für Kohle, die noch zusammenbackt, sowie für den Kalkstein. Die Wirbelschicht entsteht in dem inerten Material, beispielsweise Sand, Asche, Kalkstein, das durch die durch den Anströmboden eintretende Verbrennungsluft in ein Schwebebett verwandelt wird. Dieses Schwebebett wird mittels eines Brenners auf die Zündtemperatur des Brennstoffes gebracht, bevor Kohle und Kalkstein eingeführt werden.

Will man nur mit Teillast fahren, so lassen sich bestimmte Druckrohre oder ' Druckrohrgruppen absperren, wobei man allerdings dafür Sorge tragen muß, daß die abgesperrten Druckrohre von Einbringgut leergefahren und die Druckrohre mit einem inerten Material gefüllt sind. Das Fahren vcn Teillast kann mit Hilfe einer Automatik erfolgen, wobei darauf zu achten ist, daß bei gleicher Teillast stets andere Teilbetten abgeschaltet werden, um die der Teillast entsprechende Gesamtbettemperatur gleicl-puhalten. Femer ist darauf zu achten, daß bei Teillast kein Teil bett zu stark abgekühlt werden kann, um die Zündung des Brennstoffes beim Wiederhochfahren.zu gewährleisten.

Es hat sich gezeigt, daß diese Verfahrensschritte selbst bei backender und blähender Kohle ohne weiteres möglich sind. Die Einbringgeschwindigkeit des

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Brennstoffes in die Druckrohre ist so zu gestalten, daß das Austragen des Brennstoffes in das Wirbelbett immer etwas schneller erfolgt, als ein mögliches Verstopfen der Druckrohre durch ein Verbacken' des Einbringgutes. Es ist also zweckmäßig, das in die Wirbelschicht hineinragende Druckrohrstück möglichst kurz ;;u halten oder vergleichsweise stark zu kühlen.

Unter dem vorstehend verwendeten Begriff "Zwangseinbringung" sind unter den beispielsweise genannten Feststoffpumpen auch Schnecken mit veränderlicher Steigung sowie überhaupt jede Art von Verdrängungspumpen zu verstehen, wenn sie sich nur für den vorgesehenen Verwendungszweck eignen.

Die. Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Wirbelbettbehälter mit Einführung des Brennstoffes gemäß der Erfindung und in

Fig. 2 als Ausführungsbeispiel eine Bettaufteilung.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Behälter bezeichnet, unter dem ein Luftkasten 2 angeordnet ist, der über die Leitung 3 und die Teilleitungen 4, 5 und 6 mit Verbrennungsluft versorgt wird. Aus den im Anströmboden 7 vorgesehenen Luftdüsen 8 tritt diese Luft in den Behälter 1 aus und hält dort das allgemein mit 9 bezeichnete Wirbelbett aus inertem Material aufrecht. Die Zuführung des Brennstoffes erfolgt mit -Hilfe der allgemein bei 10 angedeuteten Feststoffpumpe, beispielsweise eine Pumpe mit einem Kolben 11 und einer Antriebsscheibe 12, in die über die Leitung 13 der Brennstoff in Richtung des Pfeiles eingeführt wird. Der Brennstoff verläßt die Pumpe 10 über die Leitung 14, aus der er in die Verteilerleitung 15 gelangt. Aus der Verteilerleitung 15 tritt der Brennstoff in Druckrohre 16, 17 und 18 ein, die über dem Anströmboden im Wirbelbett 9 ausmünden. Das aus ihrem oberen Ende austretende Gut ist beispielsweise bei 19 schematisch angedeutet, !«lit 20, 21 sind Trennwände bezeichnet, von denen zwei mit den gleichen Bezugszeichen auch in Fig. 2 angedeutet sind. Man erkennt dort eine Gruppierung von beispielsweise insgesamt achtzehn Teilbereichen, die, wie durch die römischen Ziffern angedeutet, untereinander zu Gruppen zusammengefaßt sind, die gegebenenfalls durch jeweils eine Feststoffpumpe versorgt werden. Sie können aber auch einzeln durch jeweils eine Feststoffpumpe versorgt werden, die dann in ihrem Betrieb entsprechend der durch römische Ziffern angedeuteten Gruppierung zusammengefaßt sind.

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Claims

Patentansprüche

QJ Wirbelbettfeuerung, bei der in einem Behälter mit gekühlten oder isolierten Wänden und mit einem Anstränboden durch mittels Luftdüsen im Anströmboden zugeführte Luft ein aus einem vergleichsweise inerten iXiaterial bestehendes Wirbelbett aufrechterhalten wird, dem der Brennstoff nach Aufheizen des Wirbelbettes auf die Zündtemperatur des Brennstoffes zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet , daß in dan Behälter unterhalb der oberen Grenze des Wirbelbettes Druckrohre ausmünden, die mit einer außerhalb des Beliälters vorgesehenen, den Brennstoff und gegebenenfalls Zusätze fördernden Zwangseinbringung in Verbindung stellen.
2. Wirbelbettfeuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckrohre gruppenweise an die Zwangseinbringung anschaltbar sind.

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nnzexcn-
3. Wirbelbettf euerung nach Anspruch 1, dadurch g e k e

net, daß für jedes Druckrolir eine Vorrichtung zur Zwangseinbringung vorgesehen ist.
4. Wirbelbettfeuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckrohre zu über den Antrctnbodenquerschnitt verteilten Gruppen zusammengefaßt sind, die jeweils von einer Zwangseinbringung gespeist sind.
5. Wirbelbettfeuerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Dnickrohre durch den Anströmboden in den Behälter einmünden.
6. Wirbelbettfeuerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Abstände und die Verteilung der Druckrohre so gewählt sind, daß ein Druckrohr jeweils ca. 1 bis 3m² des Antrönbodens mit Einbringgut beschickt.
7. Wirbelbettfeuerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Druckrohre gekühlt sind.

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