DE2941713A1

DE2941713A1 - Wirbelkammer-boileranlage

Info

Publication number: DE2941713A1
Application number: DE19792941713
Authority: DE
Inventors: Torben Dipl Ing Enkegaard
Original assignee: FLSmidth and Co AS
Current assignee: FLSmidth and Co AS
Priority date: 1978-10-27
Filing date: 1979-10-15
Publication date: 1980-05-08
Also published as: DK155464C; DK478478A; JPS6224213U; GB2034868B; JPS5560105A; GB2034868A; DK155464B

Description

Wirbelkammer-Boileranlage

Die Erfindung betrifft eine Dampfboileranlage, bei der Brennstoff in Suspension in einer Wirbelkammer verbrannt wird. Bekannt ist die Verwendung von Dampfboileranlagen, bei denen die Verbrennung des für die Dampferzeugung notwendigen Brennstoffes in einem Fluidbett stattfindet, in dem der Brennstoff mit einem inerten, körnigen Material vermischt wird, das selbst an der Verbrennung nicht teilnimmt, aber zur Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Verteilung des Brennstoffes im Fluidbett und zur Weiterführung der erzeugten Wärme an beispielsweise eingebaute Wärmeabsorptions-Boilerrohre dient, und in dem mindestens ein Teil des für die Verbrennung notwendigen Sauerstoffs aus der fluidisierten Luft stammt.

Es ist ein Nachteil eines Fluidbetts, daß der Boden, auf dem das fluidisierte Material ruht, verhältnismäßig komplex ist, da er eine gewisse Anzahl von Düsen aufweist, durch die hindurch die Fluidisierungsluft eingeblasen wird. Diese Düsen neigen zur Verstopfung, und es tritt ein erheblicher Druckabfall oberhalb der Düsen auf, um eine gleichmäßige Luft-

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strömung über dem gesamten Querschnitt des Betts aufrecht zu erhalten/ was mit einem wesentlichen Energieverlust verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Boileranlage zu schaffen, mittels der die genannten Nachteile überwunden sind. Diese Aufgabe kann gelöst werden durch Verwendung einer Wirbelkammer-Boileranlage, die erfindungsgemäß über eine oder mehr Verbrennungskammern verfügt, die mit eingebauten Boilerrohren ausgestattet sind, wobei der Boden der Kammern von den Wänden derselben aus in Richtung auf den zentralen Einlaß für die Verbrennungsluft abwärts geneigt ist und am Oberteil der Kammern ein Auslaß für Abgas und Aschepartikel vorgesehen ist, während Mittel zur Zuführung von Brennstoff und inertem, körnigem Material zum Boden der Kammer vorgesehen sind.

Erfindungsgemäß kann das inerte Material bevorzugterweise Asche sein, die ähnlich der beim Verbrennen des Brennstoffs anfallenden Art ist. Nach Einführung in die Kammer werden Brennstoff und heißes, inertes Material innig gemischt, wonach die so gebildete Mischung entlang des geneigten Bodens in Richtung auf den Lufteinlaß abwärts rutscht. Bei Berührung mit der einströmenden Verbrennungsluft beginnt der Brennstoff zu verbrennen, da das inerte Material den Brennstoff zuvor auf seine Zündtemperatur vorerwärmt hat. Die Abgase und ein Teil der Aschepartikel verlassen die Brennkammer an deren Oberseite, während die verbleibenden übrigen Aschepartikel an den Wänden der Kammer entlang unter Abgabe ihrer Wärme an die eingebauten Boilerrohre und entlang des Bodens herrunterrutschen, wo sie mit frischem Brennstoff vermischt werden, bevor sie wieder mit eingeblasener Verbrennungsluft in Berührung kommen. Auf diese Weise wird in der Brennkammer ein Wirbel ausgebildet mit einer im Zentrum der Kammer nach oben gerichteten Strömung und einer entlang den Kammerwänden nach unten gerichteten Strömung. Der Vorteil

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gegenüber dem Fluidbett wird dadurch erreicht, daß der Verbrennungslufteinlaß einen großen Querschnitt besitzt, der nicht zu Verstopfungen neigt und nur zu einem kleinen Druckabfall führt.

Da die Abgase ständig einen Teil des inerten Materials mit austragen, ist es notwendig, kontinuierlich frisches inertes Material zuzuführen. Erfindungsgemäß kann dies dadurch erreicht werden, daß die Brennkammer an ihrem Auslaß mit einem Abscheider ausgestattet wird, der einen Teil der heißen Aschepartikel abscheidet und mindestens einen Teil derselben zur Brennkammer zurückführt.

Sofern in dem Abscheider nicht ausreichend Material abgeschieden wird, um die notwendige Menge des inerten Materials in der Brennkammer aufrecht zu erhalten, kann es vorteilhaft sein, Mittel zur Rückführung kalter, abgeschiedener Asche zur Brennkammer vorzusehen. Die kalte Asche kann Asche, die kontinuierlich abgeschieden wird, bevor die Abgase durch einen Kamin hindurch abgeführt werden, oder Asche sein, die zu diesem Zweck gelagert ist.

Erfindungsgemäß kann die Anlage mit Meßeinrichtungen zur Bestimmung der Größe der Charge in der Wirbelkammer hinsichtlich einer Entscheidung, inertes Material der Brennkammer zurückführen zu müssen, und der Menge dieses Materials ausgestattet sein.

Die durch die Verbrennung freigesetzte Wärme wird abgeführt und mittels der eingebauten Boilerrohre ausgenutzt, die erfindungsgemäß vorzugsweise entlang der Wände der Brennkammer, vorzugsweise in vertikaler Richtung, angeordnet sein können. Diese Anordnung der Boilerrohre stellt sicher, daß sie die Wirbelbewegung des inerten Materials nicht stören, welche Bewegung aus einem zentralen, aufwärts gerichteten Strom besteht, in dem das inerte Material aufgewärmt wird, während

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der zugegebene Brennstoff verbrannt wird, und aus einem entlang der Wände der Brennkammern nach unten gerichteten Strom, während welcher Bewegung das inerte Material seine Wärme an die Boilerrohre abgibt; schließlich wird das inerte Material mit frischem Brennstoff am Boden der Kammer vermischt.

Erfindungsgemäß können Kalk oder Dolomit zusammen mit dem Brennstoff zugeführt werden, um Schwefeloxide zu beseitigen, wobei der Kalk separat oder mit dem Brennstoff vermischt zugeführt wird, und zwar in Mengen proportional dem Schwefelgehalt des Brennstoffes.

Im folgenden wird die Erfindung weiter ins einzelne gehend unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung beschrieben, die eine erfindungsgemäße Wirbelkammer-Boileranlage zeigt.

Eine Brennkammer 1 ist mit eingebauten Boilerrohren 2 ausgestattet, die zur Abführung der bei der Verbrennung erzeugten thermischen Energie dienen. Brennstoff und ein inertes, körniges Material werden dem Boden 3 der Brennkammer 1 zugeführt; der Boden 3 ist in Richtung auf einen zentralen Einlaß 4 für Verbrennungsluft nach unten geneigt. Die Verbrennungsluftzuführung ist durch einen Pfeil 15 gekennzeichnet. Die schematische Zeichnung zeigt die Zuführung für Brennstoff mittels eines Pfeils 5 und diejenige für inertes Material mittels eines Pfeils 6. Ein Pfeil 7 soll die Zuführung von Kalk zur Beseitigung von Schwefeloxiden kennzeichnen. Die Pfeile deuten nur an, daß die entsprechenden Materialien zugeführt werden, und dienen nicht zur Kennzeichnung der örtlichkeit in der Verbrennkammer, an der die Zuführungsrohre enden. So kann im Falle einer Kohlefeuerung die Kalkzugabe erfolgen, indem Kalk oder Dolomit in der Kohlenmühle zugegeben wird, um so Kohle und Kalk durch dieselbe Leitung hindurch zuführen zu können.

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Das zugegebene inerte Material, das bei dem dargestellten Beispiel Asche ähnlich bzw. gleich der bei der Verbrennung von Brennstoff anfallenden Art ist, besitzt vorzugsweise eine Temperatur oberhalb der Zündtemperatur des Brennstoffs, so daß der Brennstoff, der während seiner Zuführungsphase und der anschließenden abwärts gerichteten Strömung entlang des geneigten Bodens 3 der Brennkammer 1 innig mit dem inerten Material gemischt wird, gleichmäßig verteilt und auf eine solche Temperatur vorerwärmt wird, daß er bei Berührung mit der eingeblasenen Verbrennungsluft zu brennen beginnt. Die Verbrennung findet in einem Wirbel statt, der sich im Zentrum der Brennkammer 1 nach oben und entlang der Wände der Kammer nach unten bewegt. Die Verbrennung wird vorzugsweise so gesteuert, daß ein etwa 700⁰C heißes Abgas am Oberteil der Brennkammer 1 abgeführt werden kann. Ein Teil des abgeführten Abgases wird einem Zyklon 8 zugeführt, in dem mitgetragene Aschepartikel abgeschieden werden, die durch den Materialauslaß 9 des Zyklons 8 hindurch der Zuführung des inerten Materials wieder zugeführt werden. Das Abgas des Zyklons 8 wird zusammen mit im Bypass geführtem Abgas, sofern solches vorhanden ist, in bekannter Weise von der Brennkammer 1 aus über einen Abgasvorwärmer bzw. Economiser 10 und einen Vorwärmer 11 für Verbrennungsluft und anschließend weiter zu einem Ascheabscheider 12 geführt, in dem die restliche Asche in bekannter Weise mit Hilfe von Zyklonen oder Elektrofiltern abgeschieden wird. Vom Ascheabscheider 12 aus wird die entstaubte Abluft einem Kamin 13 zugeführt, und ein Teil des abgeschiedenen Staubs kann, sofern gewünscht, durch eine mittels eines Pfeils 14 gekennzeichnete Leitung der Brennkammer 1 als inertes Material wieder zugeführt werden. Somit ist es durch Zugabe kalter Asche möglich, die erforderliche Menge inerten Materials in der Brennkammer 1 aufrecht zu erhalten, wenn die Menge der im Zyklon 8 abgeschiedenen Asche sich als unzureichend erweisen sollte. Durch entsprechende Messung kann der Druckabfall über der Brennkammer als Zeichen dafür verstanden werden, ob die Brennkammer 1 die erforderliche Materialmenge enthält. Der gemessene Druckabfall

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kann somit zur Steuerung der Menge der der Brennkammer 1 zurückzuführenden Asche verwendet werden.

Gemäß Darstellung in der schematischen Zeichnung verfügt die Anlage über eine einzige Brennkammer 1. Es kann eine obere Grenze für die Größe einer solchen Brennkammer geben, wenn eine vorteilhafte und zweckmäßige Gasverteilung in der Kammer erreicht und aufrechterhalten werden soll. Für große Anlagen kann daher Gebrauch von mehreren Brennkammern gemacht werden, die parallel zueinander arbeiten, wobei die Verbrennung in jeder Brennkammer separat gesteuert wird.

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Claims

Patentansprüche

( 1 .J Wirbelkammer-Boileranlage, gekennzeichnet durch mindesteis eine Brennkammer (1) mit eingebauten Boilerrohren (2), wcbei der Boden (3) der Kammer (1) von den Wänden der Kämmtr (1) in Richtung auf einen zentralen Einlaß für Verbrennui gsluft nach unten geneigt ist und am Oberteil der Kammer (1) ein Auslaß für Abgas und Aschepartikel vorgesehen sind urd am Boden (3) der Kammer (1) Mittel zur Führung von Brennstoff und inertem, körnigem Material vorgesehen sind.
2. Boileranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung des Kammerbodens (3) eine solche ist, die eine Weiterbewegung von Brennstoff und inertem Material unter Einwirkung der Schwerkraft in Richtung auf die zentrale öffnung im Kammerboden (3) zuläßt, wo der Brennstoff, der

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ORJGlNAL INSPECTED

durch seine Berührung mit heißem inerten Material seine Zündtemperatur erreicht hat, bei Berührung mit der Verbrennungsluft zu Brennen beginnt.
3. Boileranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Material in Asche besteht, die gleich oder ähnlich der bei dem Brennen des Brennstoffs anfallenden Art ist.
4. Boileranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (1) in der Nähe ihres Auslasses mit einem Abscheider (8) ausgestattet ist, der zur Abscheidung eines Teils der heißen Aschepartikel und zur Rückführung mindestens eines Teils dieser Partikel zur Brennkammer (1) dient.
5. Boileranlage nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch Mittel (9,14) zur Rückführung kalter, abgeschiedener Asche zur Brennkammer (1).
6. Boileranlage nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Meßmittel zur Bestimmung der Größe der Charge in der Wirbelkammer (1).
7. Boileranlage nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Boilerrohre (2) entlang der Wände der Brennkammer (1), vorzugsweise in vertikaler Richtung, angeordnet sind.
8. Boileranlage nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kalk oder Dolomit zusammen mit dem Brennstoff zuführbar ist.

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