DE60022298T2

DE60022298T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Verbrennung in einer zirkulierenden Wirbelschichtanlage

Info

Publication number: DE60022298T2
Application number: DE60022298T
Authority: DE
Inventors: François Malaubier; Patrick Duche
Original assignee: Alstom Power Boiler SA
Current assignee: GE Vernova GmbH; Alstom Power Systems SAS
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2020-11-29
Also published as: CN1201114C; FR2802287A1; US20010006769A1; CN1299940A; US6431095B2; EP1108953B1; FR2802287B1; ES2245635T3; DE60022298D1; EP1108953A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der Verbrennung in einer zirkulierenden Wirbelschichtanlage und sie bezieht sich auch auf die Vorrichtungen, mit denen dieses Verfahren durchgeführt wird.
Wie bekannt ist, werden in dieser Art von Anlage feste, zerkleinerte Brennstoffe, flüssige Brennstoffe oder gasförmige Brennstoffe, insbesondere in Wärmekraftwerken, zur Herstellung von Elektrizität verbrannt. Ihr Nachteil besteht darin, dass Stickstoffoxyde (NOx) erzeugt werden, und man versucht deshalb, die Emission dieser Oxyde zu begrenzen, insbesondere indem man die Freisetzung von Stickstoffarten des Brennstoffes in leicht oxidierender, ja sogar reduzierender Atmosphäre begünstigt. Eine solche Begrenzung erhält man klassischerweise durch Herstellung eines Feuerraums, in dem eine Vorkehrung vorgesehen ist, welche eine stufenweise Anordnung der Luft auf unterschiedlichen Höhen im Feuerraum erlaubt.
Eine Lösung, die in dem Patent FR 2 587 090 beschrieben wird, sieht die Einblasung einer bestimmten Menge sogenannter Primärluft in einen unteren Bereich des Feuerraumes vor, so dass man einen Luftüberschuss-Koeffizienten erhält und eine reduzierende Atmosphäre geschaffen wird. In einer oder mehreren Stufen oberhalb dieser unteren Zone im Feuerraum wird sogenannte Sekundärluft eingeblasen, um eine oxidierende Zone zu schaffen, die sich über die verbleibende Höhe des Feuerraumes erstreckt. Doch die bekannten Lösungen sind nicht leistungsfähig genug und die Erfindung zielt folglich darauf ab, eine Verringerung der schädlichen Stickstoffoxid-Emissionen (NOx-Emissionen) in einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung zu erreichen, indem ohne Verringerung des Feuerungswirkungsgrades der Anlage Feuerraum und Zyklon in bekannter Art und Weise miteinander verbunden werden.
Mit der Erfindung wird also ein Verfahren zur Verbesserung der Verbrennung in einer zirkulierenden Wirbelschichtanlage vorgeschlagen, die einen Feuerraum besitzt, der mit mindestens einem Zyklon verbunden ist, welcher eine Innenwölbung und eine Außenwölbung besitzt, insbesondere für die Lieferung von Energie an einen Wärmetauscher im Rahmen einer Anlage, die Elektrizität produziert. Die Vorrichtung soll ausgehend von Brennstoff funktionieren, der unten in den Feuerraum eingeführt wird, wo eine reduzierende Atmosphäre geschaffen wird, und wo der Brennstoff eine Pyrolyse mit Trennung in zwei Phasen erfährt, wobei eine fest ist und aus Kokspartikeln besteht, die einen Stickstoff-Koks-Anteil enthalten, der von dem ursprünglichen Brennstoff herrührt, und die andere, gasförmige Phase flüchtige Bestandteile und insbesondere den Rückstand an Stickstoff enthält, der in dem ursprünglichen Brennstoff vorhanden ist. Die Partikel und die flüchtigen Bestandteile steigen in dem Feuerraum auf, in dem die Verbrennung stattfindet, und lassen unvollständig verbrannte Partikel zurück, welche durch die Aktion des Zyklon angesaugt und wieder in den unteren Bereich des Feuerraums zurückgeschickt werden. Auf diese Art und Weise erhalten die Feststoffe, die noch unverbrannten Kohlenstoff enthalten, erneut die Möglichkeit, ihre Verbrennung zu vollenden. Zusätzlich zur Einblasung von Primärluft in den unteren Bereich des Feuerraumes ist eine Einblasung von sogenannter verzögerter Luft vorgesehen, sowie mindestens eine Sekundärlufteinblasung, die durchgeführt wird, um oberhalb der Zone, in der eine reduzierende Atmosphäre geschaffen wird, eine leicht oxidierende Atmosphäre im Feuerraum zu schaffen.
Nach einer bevorzugten Durchführungsart des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Änderung der Bahn der Partikel, die durch die Aktion des Zyklon angesaugt werden, durch die Einblasung der verzögerten Luft zwischen dem oberen Bereich des Feuerraums und dem Zykloneintritt durchgeführt wird, so dass die verzögerte Luft eine vertikale Kraft auf die Partikel ausübt, welche nach unten geleitet wird, und dass sie die Partikel in Richtung der Außenwölbung des Zyklons führt, um den Wirkungsgrad der Zyklonabscheidung (Abscheidegrad) und folglich den Wirkungsgrad der Verbrennung zu erhöhen.
Nach einer Durchführungsart des Verfahrens gemäß der Erfindung wird die Einblasung von verzögerter Luft (Frischluft und Heißluft) dazu genutzt, um die Verbrennung von gasförmigem Unverbranntem, das in den Rauchgasen enthalten ist, die aus dem Feuerraum kommen, durch zusätzliches Wirbeln, das durch sie entsteht, zu verbessern.
Nach einer Durchführungsart des Verfahrens gemäß der Erfindung wird die Menge an verzögerter Luft, die vor dem Eintritt des Zyklons eingeblasen wird, in der Größenordnung von 5 bis 30 % der Gesamtmenge der Luft gewählt, die für die Verbrennung in der Anlage geliefert wird.
Nach einer Durchführungsart des Verfahrens gemäß der Erfindung ist die Einblasung von Primärluft, Sekundärluft und verzögerter Luft derart, dass sie zu Luftüberschuss-Koeffzienten λ führt, die im unteren Bereich des Feuerraums in der Zone, wo die Atmosphäre reduzierend ist, in der Größenordnung von 0,5, in einem oberen Bereich des Feuerraums, der sich oberhalb des vorhergehenden befindet, wo die Atmosphäre leicht oxidierend ist, in der Größenordnung von 0,95 bis 1,15, und darüber, wo die Einblasung der verzögerten Luft ihre Wirkung zeigt, in der Größenordnung von 1,15 bis 1,3 liegt. Auf diese Art und Weise ist eine deutliche Reduzierung der Stickstoffoxyd-Emissionen (NOx) möglich.
Mit der Erfindung wird auch ein Verbrennungssystem mit zirkulierender Wirbelschichtfeuerung vorgeschlagen, das die Durchführung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens erlaubt.
Diese Vorrichtung besitzt einen Feuerraum, der mit mindestens einem Zyklon verbunden ist, welcher eine Innenwölbung und eine Außenwölbung aufweist, insbesondere für die Lieferung von Energie an einen Wärmetauscher im Rahmen einer Anlage, die Elektrizität produziert. Sie funktioniert ausgehend von Brennstoff, der unten in den Feuerraum eingeführt wird, wo eine reduzierende Atmosphäre geschaffen wird, und wo dieser Brennstoff eine Pyrolyse mit Trennung in zwei Phasen erfährt, wobei eine fest ist und aus Kokspartikeln besteht, die einen Stickstoff-Koks-Anteil enthalten, der von dem ursprünglichen Brennstoff herrührt, und die andere, gasförmige Phase flüchtige Bestandteile und insbesondere den Rückstand an Stickstoff enthält, der in dem ursprünglichen Brennstoff vorhanden ist, wobei die Partikel und die flüchtigen Bestandteile in dem Feuerraum aufsteigen, in dem die Verbrennung stattfindet, und wobei unvollständig verbrannte Partikel zurückbleiben, welche durch den Zyklon angesaugt und wieder in den unteren Bereich des Feuerraums zurückgeschickt werden.
Nach einem Merkmal der Erfindung besitzt die Verbrennungsanlage eine Anordnung zur Lufteinblasung, welche Elemente zum Einblasen von sogenannter verzögerter Luft (Frischluft und Heißluft) aufweist, die zwischen dem oberen Bereich des Feuerraums und dem Eintritt des Zyklons angeordnet sind, und über Öffnungen realisiert werden, die sowohl im oberen Bereich als auch an einer Seite des Rohres angeordnet sind, das den oberen Bereich des Feuerraumes mit dem Zyklon verbindet, und zwar zusätzlich zu Elementen, die eine Einblasung von Primärluft in den unteren Bereich des Feuerraums erlauben, um dort eine reduzierende Atmosphäre zu schaffen, sowie Elementen, die eine Einblasung von Sekundärluft erlauben, um in einem Bereich des Feuerraumes oberhalb der Zone, in der eine reduzierende Atmosphäre erzeugt wird, eine leicht oxidierende Atmosphäre zu schaffen.
Gemäß der Erfindung besitzen die Elemente zur Einblasung von verzögerter Luft Düsen, die in ein Rohr münden, mittels dessen der obere Bereich des Feuerraumes mit dem Zykloneintritt verbunden ist, und zwar über Öffnungen, welche sich an der Wand des Rohres auf der Seite der Innenwölbung des Zyklons befinden, sowie eventuell Düsen, die über Öffnungen in das Rohr münden, welche durch die obere Seite des Rohres in dem Rohr angeordnet sind.
Gemäß der Erfindung besitzt die Verbrennungsanlage Düsen für die verzögerte Luft, die von einem Luftvorwärmer der Anlage über einen Kreislauf, der die Sekundärluft dieser Anlage liefert, mit Heißluft und Frischluft versorgt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung besitzt die Verbrennungsanlage Düsen für das Zusatzmittel, die in den Öffnungen der Düsen für die verzögerte Luft angeordnet sind, so dass sie mit ihrer Hilfe in das Rohr eindringen, und um das Eindringen des Zusatzmittels in die Rauchgasmasse, in die dieses Zusatzmittel eingeblasen wird, zu begünstigen.
Die Erfindung, ihre Merkmale und ihre Vorteile werden in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den unten genannten Abbildungen näher präzisiert.
1 zeigt ein Blockschema einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung, mit der einem Wärmetauscher Wärmeenergie zugeführt werden kann.
2 ist ein Diagramm, das die Entwicklung des Luftüberschuss-Koeffzienten für eine herkömmliche Wirbelschichtfeuerung zeigt, die in 3 schematisch dargestellt ist.
4 ist ein Diagramm, das die Entwicklung des Luftüberschuss-Koeffzienten für eine Wirbelschichtfeuerung gemäß der Erfindung zeigt, wie sie in 5 schematisch dargestellt ist.
Die 6 und 7 zeigen jeweils den Aufbau für eine Einblasung von verzögerter Luft gemäß der Erfindung in einer Draufsicht und in einer Seitenansicht entsprechend der Richtung F in 6.
Ein bekanntes Beispiel für eine zirkulierende Wirbelschichtfeuerung 1 ist in 1 schematisch dargestellt. In ihr soll ein fossiler Brennstoff wie Kohle oder Lignit (Braunkohle) verbrannt werden. Sie wird beispielsweise mit einem Wärmetauscher 2 verbunden, um Wärmeenergie zu liefern, z.B. im Rahmen einer Anlage, die auf industrieller Basis Elektrizität herstellt. Ein Feuerraum 3 und ein Zyklon 4 stellen die wesentlichen Elemente der Verbrennungsanlage dar. Sie sind in bekannter Art und Weise untereinander und mit dem Wärmetauscher verbunden und sollen hier einem Wärmetauscher 2 Wärmeenergie liefern.
Die mit Aschepartikeln beladenen Rauchgase, die unverbrannte Kohle enthalten, werden im Bereich des Zyklons 4 verschleudert. Die auf diese Art und Weise aufbereiteten Partikel werden mit Hilfe eines Rohres 5 mit Siphon 6 wieder in den unteren Teil des Feuerraumes 3 eingeblasen. Primärluft wird von unten in den untersten Bereich des Feuerraums 3 eingeblasen, wie durch den Pfeil AP symbolisiert wird. In diesem unteren Bereich des Feuerraums herrscht eine reduzierende Atmosphäre, in der der Luftüberschuss-Koeffizient λ deutlich unter 1 liegt, wie in 2 zu sehen ist, welche die Veränderung dieses Koeffzienten λ über der Höhe der Verbrennungsanlage zeigt, die in 3 schematisiert dargestellt ist. In dieser Zone wird der Brennstoff einer Pyrolyse unterzogen und das Brennbare wird in zwei Phasen aufgeteilt. So besteht eine der beiden Phasen aus Koksperlen und aus einem Stickstoffanteil aus dem ursprünglichen Brennstoff, der allgemein als Stickstoff-Koks bezeichnet wird. Die andere Phase beinhaltet die flüchtigen Bestandteile und insbesondere den Stickstoffrückstand aus dem ursprünglichen Brennstoff. Wie bekannt ist, ist der Anteil an flüchtigem Stickstoff umso größer, je höher der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen in dem Brennstoff ist. So ist der Anteil an flüchtigem Stickstoff in Brennstoffen, die aus sehr stark reagierender Kohle bestehen wie Braunkohle (Lignit), subbituminöse oder bituminöse Kohle deutlich höher als der Anteil von Stickstoff-Koks.
Die Koksperlen können sich in der reduzierenden Zone im unteren Bereich des Feuerraums aufhalten und es findet sich dann molekularer Stickstoff N₂ unter den Verbrennungsprodukten des Stickstoff-Kokses. Die Aufenthaltsdauer der Koksperlen in der reduzierenden Zone hängt nämlich im wesentlichen von der Größe eines jeden Körnchens (jeder Perle) ab.
Die kleinsten Perlen verlassen die Zone rasch in Form von Aschepartikeln, die unverbrannte Kohle enthalten, und einem Stickstoff-Koks-Rückstand, dessen Verbrennung sich im oberen Bereich des Feuerraums 3 fortsetzt. Nachdem sie von dem Zyklon 4 über ein Rohr 7 angesaugt worden sind, das in den oberen Bereich des Feuerraums mündet, werden diese Partikel noch vollständiger verbrannt, wenn sie mittels dieses Zyklons über das Rohr 5 wieder in den unteren Bereich des Feuerraums eingeblasen wurden.
Es ist also wichtig, dass der Wirkungsgrad der Zyklonabscheidung so hoch wie möglich ist, so dass man eine optimale Rückführung erhält.
Die flüchtigen Bestandteile und insbesondere der flüchtige Stickstoff treten sehr schnell aus der reduzierenden Zone aus und erreichen Zonen oberhalb dieser reduzierenden Zone, in die nach und nach Luft eingebracht wird, wie es durch den Eintritt von abgestufter Sekundärluft AS1 und AS2 in den 1, 3 und 5 schematisch dargestellt ist. Die abgestufte Einblasung von Sekundärluft wird fortgesetzt, bis man deutlich oxidierende Bedingungen erhält, die zu einem Luftüberschuss-Koeffzienten λ führen, der meistens zwischen 1,15 und 1,30 und beispielsweise bei 1,2 liegt, wie es in dem Diagramm in 2 veranschaulicht wird. Diese Verbrennung in deutlich oxidierender Atmosphäre führt insbesondere zur Erzeugung von Stickstoffoxyden, deren Hauptquelle das flüchtige Stickstoff ist, insbesondere im Fall von reaktiven Brennstoffen, deren sekundäre Quelle der Stickstoff-Koks-Rückstand ist, der in den teilweise unverbrannten Koksperlen enthalten ist.
Eine übliche Technik zur primären Senkung von Stickstoffoxyd-Emissionen besteht in der Auswahl eines geringen Gesamt-Luftüberschusses in dem Teil des Feuerraums 3, der herkömmlich mit dem englischen Begriff "free board" bezeichnet wird, in dem sich die Feststoffpartikel in Zirkulation befinden. Doch diese Technik hat ihre Grenzen, da sie den Nachteil besitzt, negative Konsequenzen auf den Betrieb der zirkulierenden Wirbelschicht im Feuerraum 3 zu haben, insbesondere was den Wärmeaustausch mit den Rohrwänden und den Wirkungsgrad der Verbrennung bzw. den Feuerungswirkungsgrad angeht. Es wurde beispielsweise beobachtet, dass eine Verringerung des Gesamt-Luftüberschusses, der von einem Koeffzienten λ1 in einem Intervall zwischen 1,25 und 1,30 zu einem Koeffizienten λ 2 in einem Intervall zwischen 1,15 und 1,20 führte, zu einer vorteilhaften Verringerung von Stickstoffoxyd-Emissionen (NOx) von ungefähr 20 % führen konnte, wobei diese Verringerung jedoch von einer nachteiligen Verringerung des Feuerungswirkungsgrades von 0,5 bis 1 Punkt begleitet war.
Wie weiter oben angegeben, kann man mit der Erfindung eine Einstellung der Gesamtstöchiometrie des Verbrennungssystems in der oben genannten Art erhalten, die eine Verringerung der Stickstoffoxyd-Emissionen (NOx) gewährleistet, wie weiter unten erläutert wird.
Zu diesem Zweck und wie in 5 schematisch dargestellt, wird in dem Rohr 7 vor dem Zykloneintritt 4 ein Eintritt AT für die Einblasung sogenannter verzögerter Luft vorgesehen. Diese spezielle Einblasung führt zu einer Abstufung der Luft in dem Feuerraum 3, die stärker ausgeprägt ist als mit dem bisher bekannten Verfahren. Sie begünstigt das Vorhandensein einer Zone in dem Feuerraum 3, in der die Partikel eine relativ lange Aufenthaltsdauer in leicht oxydierender Atmosphäre haben.
Das Diagramm in 4 zeigt ein Beispiel für die Veränderung des Luftüberschuss-Koeffizienten λ über der Höhe eines Verbrennungssystems wie es in 5 schematisch dargestellt ist, in dem gemäß der Erfindung ein Eintritt AT für die Einblasung verzögerter Luft vorgesehen ist. Wie in dem oberen Bereich des Diagrammes veranschaulicht ist, erhält man eine Veränderung des Koeffizienten λ. In dem vorgeschlagenen Beispiel hat dieser Koeffizient einen Wert von 1,2 in der Zone, in der die Einblasung verzögerter Luft ihre Wirkung zeigt, und wie das bei einem herkömmlichen Verbrennungssystem, wie in 3 schematisch dargestellt ist, praktisch im gesamten oberen Bereich des Feuerraums der Fall wäre.
Bei einem Verbrennungssystem mit einem Eintritt AT für verzögerte Luft gemäß der Erfindung bleibt der Koeffizient λ dagegen praktisch im gesamten oberen Bereich des Feuerraums in der Größenordnung von 0,95 bis 1,15 entsprechend dem Bereich, in dem der Koeffizient λ in dem Diagramm in 2 gleich 1,2 beträgt, mit Ausnahme der Zone, in der die Auswirkungen der Einblasung von verzögerter Luft in dem Fall, der in den 4 und 5 veranschaulicht ist, zu spüren sind.
Die Herstellung des Eintritts für die Einblasung von verzögerter Luft ist in den 6 und 7 schematisch dargestellt, die ein Rohr 7 zeigen, welches den oberen Teil des Feuerraums 3 mit dem Zykloneintritt 4 verbindet, und zwar in einer Draufsicht bzw. einer Sicht entlang der Richtung F, die in 6 veranschaulicht ist.
Die Menge an verzögerter Luft, die im Bereich des Eintritts AT eingeblasen wird, wird so bestimmt, dass man in dem "free board"-Bereich, in dem sich die Feststoffpartikel in Zirkulation befinden, einen optimalen Luftüberschuss-Koeffizienten λ erhält. Diese Menge wird beispielsweise in der Größenordnung von 5 bis 30 % von der Gesamtmenge der Verbrennungsluft gewählt.
Bei der eingeblasenen verzögerten Luft handelt es sich vorzugsweise um Frischluft oder Heißluft, die beispielsweise eine Temperatur in der Größenordnung von 200 bis 400° besitzt. Sie wird beispielsweise hinter dem hier nicht gezeigten Luftvorwärmer aus dem lieferseitigen Sekundärluftkreislauf entnommen. Diese Heißluft wird vor dem Zyklon oder eventuell vor den Zyklonen des Verbrennungssystems eingeblasen. Die Einblasung erfolgt mittels hier nicht gezeigter, herkömmlicher Luftdüsen, die durch die Öffnungen 8, welche in den 6 und 7 schematisch dargestellt sind, in das Rohr 7 münden. Diese Düsen und insbesondere ihre Öffnungen 8 sind so angeordnet, dass die Bahn der Feststoffpartikel durch die Strahle verzögerter Luft abgeändert und in Richtung Außenwölbung (die Außenwand des Zyklons) des Zyklons gelenkt werden, und sie eine nach unten gerichtete, vertikale Kraft auf die Partikel ausüben (in 7 durch kleine Pfeile dargestellt), bevor sie durch den Zyklon 8 oder eventuell eine Gruppe von Zyklonen abgeschieden werden. Dank der Strahle verzögerter Luft auf die Bahn der Partikel, die in dem Rohr 7 in Bewegung sind, erhält man für die Feststoffpartikel, die außerhalb des Feuerraums angesaugt werden, einen verbesserten Zyklon-Abscheidgrad. Diese Verbesserung des Abscheidgrades führt zu einem verbesserten Wirkungsgrad in der Verbrennung des festen Brennstoffes.
Eine intensive Verwirbelung erhält man in dem Zyklon zwischen den aus dem Feuerraum austretenden Rauchgasen mit geringem Restsauerstoffgehalt und eventuell erheblichem Gehalt an unverbrannten gasförmigen Stoffen wie beispielsweise CO einerseits und verzögerter Frischluft andererseits, so dass die Verbrennung der unverbrannten gasförmigen Stoffe beendet werden kann.
In der in den 6 und 7 gezeigten Ausführungsart befinden sich Öffnungen 8b für die Einblasung von verzögerter Luft an der vertikalen Rohrwand gegenüber der Außenwölbung des Zyklons 7, wobei sich diese Rohrwand an der Seite der Innenwölbung des Zyklons (Innenwand des Zyklons) befindet – oder hier verteilt auf zwei Reihen von Öffnungen 8b, die in 7 zu sehen sind – um auf die Feststoffpartikel, die durch das Rohr 7 verlaufen, eine Kraft auszuüben, welche sie in Richtung der Außenwölbung des Zyklons lenkt, wie durch den Pfeil AT in 6 gezeigt wird. Öffnungen für die Einblasung verzögerter Luft 8a befinden sich auch an der oberen Seite des Rohres 7 – hier verteilt auf zwei Reihen von Öffnungen 8a, die in 6 zu sehen sind – um auf die Feststoffpartikel, die durch das Rohr 7 verlaufen, eine Kraft auszuüben, welche sie in Richtung des unteren Bereiches von Rohr 7 lenkt, wie durch den Pfeil AT in 7 und durch die kleinen Pfeile neben den Öffnungen 8b in 7 gezeigt. Die Form und die Anordnung der verschiedenen Öffnungen 8 wird vorzugsweise so gewählt, dass die ganzen Elemente, welche diese Öffnungen bilden, so weit wie möglich in Querrichtung verlaufen.
Nach einer Variante der Ausführungsart ist die Anordnung von hier nicht gezeigten Düsen für Zusatzmittel in mindestens einigen Öffnungen für die Einblasung von verzögerter Luft 8a, 8b vorgesehen. Bei diesen Düsen für Zusatzmittel handelt es sich beispielsweise um Lanzen für die Einblasung von Zusatzmitteln zur Entstickung (Denitrifikation, DeNOx), wenn eine nicht katalytische Entstickung (selektive, nicht katalytische Reduktion) (SNCR) vorgesehen ist. Die Einblasung von verzögerter Luft mit hoher Geschwindigkeit begünstigt dann die Durchdringung des Zusatzmittels in das Innere der Rauchgasmasse, in die es eingeblasen wird.

Claims

Verfahren zur Verbesserung der Verbrennung in einer zirkulierenden Wirbelschichtanlage (1), die einen Feuerraum (3) besitzt, der mit mindestens einem Zyklon (4) verbunden ist, welcher eine Innenwölbung und eine Außenwölbung besitzt, insbesondere für die Lieferung von Energie an einen Wärmetauscher (2) im Rahmen einer Anlage, die Elektrizität produziert, und die ausgehend von dem Brennstoff funktioniert, der unten in den Feuerraum eingeführt wird, wo eine reduzierende Atmosphäre geschaffen wird, und wo dieser Brennstoff eine Pyrolyse mit Trennung in zwei Phasen erfährt, wobei eine fest ist und aus Koksperlen und Stickstoff-Koks besteht, der von dem ursprünglichen Brennstoff herrührt, und die andere, gasförmige Phase flüchtige Bestandteile und insbesondere den Rückstand an Stickstoff enthält, der in dem ursprünglichen Brennstoff vorhanden ist, wobei das Ganze in dem Feuerraum aufsteigt, in dem die Verbrennung stattfindet, wobei unvollständig verbrannte Partikel zurückbleiben, welche durch die Aktion des Zyklon angesaugt und wieder in den unteren Bereich des Feuerraums zurückgeschickt werden, und wobei das Verfahren eine Einblasung sogenannter verzögerter Luft (AT) vorsieht, und zwar zusätzlich zur Einblasung von Primärluft (AP) im unteren Bereich des Feuerraums und mindestens eine Sekundärlufteinblasung (AS 1, A52), die durchgeführt wird, um oberhalb der Zone, in der eine reduzierende Atmosphäre geschaffen wird, eine oxidierende Atmosphäre im Feuerraum zu schaffen, dadurch gekennzeichnet, dass es vorsieht, dass eine Änderung der Bahn der Partikel, die durch die Aktion des Zyklon angesaugt werden, durch die Einblasung verzögerter Luft zwischen dem oberen Bereich des Feuerraums und dem Zykloneintritt durchgeführt wird, so dass die verzögerte Luft eine vertikale Kraft auf die Partikel ausübt, welche nach unten geleitet wird, und dass sie in Richtung der Außenwölbung des Zyklons geführt werden, um den Wirkungsgrad der Zyklonabscheidung und folglich den Wirkungsgrad der Verbrennung in der Vorrichtung durch Verbrennung von Partikeln, die sonst unverbrannt bleiben würden, zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Luftmenge an verzögerter Luft, die vor dem Eintritt des Zyklons eingeblasen wird, in der Größenordnung von 5 bis 30 % der Gesamtmenge der Luft liegt, die für die Verbrennung in der Vorrichtung geliefert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Einblasung von Primärluft, Sekundärluft und verzögerter Luft so erfolgt, dass sie zu Luftüberschuss-Koeffizienten λ führen, die im unteren Bereich des Feuerraums in der Zone, wo die Atmosphäre reduzierend ist, in der Größenordnung von 0,5, in einem oberen Bereich des Feuerraums, der sich oberhalb des vorhergehenden befindet, wo die Atmosphäre leicht oxidierend ist, in der Größenordnung von 0,95 bis 1,15, und darüber, wo die Einblasung der verzögerten Luft ihre Wirkung zeigt, in der Größenordnung von 1,15 bis 1,3 liegt.
Wirbelschichtverbrennungsanlage, die einen Feuerraum (3) besitzt, der mit mindestens einem Zyklon (4) verbunden ist, welcher eine Innenwölbung und eine Außenwölbung aufweist, insbesondere für die Lieferung von Energie an einen Wärmetauscher (2) im Rahmen einer Anlage, die Elektrizität produziert, und die ausgehend von Brennstoff funktioniert, der unten in den Feuerraum eingeführt wird, wo eine reduzierende Atmosphäre geschaffen wird, und wo dieser Brennstoff eine Pyrolyse mit Trennung in zwei Phasen erfährt, wobei eine fest ist und aus Kokspartikeln besteht, die einen Stickstoff-Koks-Anteil enthalten, der von dem ursprünglichen Brennstoff herrührt, und die andere, gasförmige Phase flüchtige Bestandteile und insbesondere den Rückstand an Stickstoff enthält, der in dem ursprünglichen Brennstoff vorhanden ist, wobei die Partikel und die flüchtigen Bestandteile in dem Feuerraum aufsteigen, in dem die Verbrennung stattfindet, wobei unvollständig verbrannte Partikel zurückbleiben, welche durch den Zyklon angesaugt und wieder in den unteren Bereich des Feuerraums zurückgeschickt werden, und wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es eine Anordnung zur Lufteinblasung mit Elementen zum Einblasen von sogenannter verzögerter Luft (AT) (Frischluft und Heißluft) besitzt, die zwischen dem oberen Bereich des Feuerraumes und einem Eintritt des Zyklons angeordnet sind, und über Öffnungen (8a, 8b) realisiert werden, die sowohl im oberen Bereich als auch an einer Seite des Rohres (7) angeordnet sind, das den oberen Bereich des Feuerraumes mit dem Zyklon verbindet, und zwar zusätzlich zu Elementen, die eine Einblasung von Primärluft (AP) in den unteren Bereich des Feuerraums erlauben, um dort eine reduzierende Atmosphäre zu schaffen, sowie Elementen, die eine Einblasung von Sekundärluft (AS1, A52) erlauben, um in einem Bereich des Feuerraumes oberhalb der Zone, in der eine reduzierende Atmosphäre erzeugt wird, eine oxidierende Atmosphäre zu schaffen.
Verbrennungsanlage nach Anspruch 4, wobei die Elemente zur Einblasung von verzögerter Luft Düsen besitzen, die in ein Rohr (7) münden, mittels dessen der obere Bereich des Feuerraumes mit dem Zykloneintritt verbunden ist, und zwar über Öffnungen (8b), welche sich an der Wand des Rohres auf der Seite der Innenwölbung des Zyklons befinden.
Verbrennungsanlage nach Anspruch 5, wobei die Elemente zur Einblasung von verzögerter Luft Düsen besitzen, die über Öffnungen (8a) in das Rohr münden, welche durch die obere Seite des Rohres in dem Rohr angeordnet sind.
Verbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der die Düsen für die verzögerte Luft von einem Luftvorwärmer der Anlage über einen Kreislauf, der die Sekundärluft dieser Anlage liefert, mit Heißluft und Frischluft versorgt werden.
Verbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei der Düsen für das Zusatzmittel in den Öffnungen der Düsen für die verzögerte Luft angeordnet sind, so dass sie mit ihrer Hilfe in das Rohr eindringen, und um das Eindringen des Zusatzmittels in die Rauchgasmasse, in die dieses Zusatzmittel eingeblasen wird, zu begünstigen.