CH662405A5

CH662405A5 - Fluid bed firing.

Info

Publication number: CH662405A5
Application number: CH1816/84A
Authority: CH
Inventors: Hans-Rudolf Schenk
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1984-04-11
Filing date: 1984-04-11
Publication date: 1987-09-30
Also published as: EP0157901B1; EP0157901A3; DE3482955D1; JPS60218507A; ATE55474T1; EP0157901A2

Abstract

1. A fluidised bed furnace comprising a combustion chamber having walls and a floor made up of wall tube which are welded to one another in gas-tight manner and convey a heat transfer medium, and the floor has air openings, means for supplying fuel, additives and air being provided and a post-combustion chamber being formed in the combustion chamber above the fluidised bed, characterised in that at least one static mixer (30) is disposed in the post-combustion chamber (19) and comprises vertical panels (31, 32; 37, 38) distributed over the entire cross-section of the post-combustion chamber (19) and leaving intersecting ducts between them, the flue gas flow rising from the fluidised bed (18) being divided into a number of repeatedly intersecting sub-flows in the ducts.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wirbelbettfeuerung mit einer Brennkammer, deren Wände und deren Boden aus miteinander gasdicht verschweissten, ein Wärmeübertragungsmittel führenden Wandrohren besteht und deren Boden Luft-durchtrittsöffnungen aufweist, wobei Mittel zum Zuführen von Brennstoff, Zuschlagstoffen und Luft vorgesehen sind und wobei in der Brennkammer oberhalb des Wirbelbettes ein Nachbrennraum gebildet ist. The invention relates to a fluidized bed combustion with a combustion chamber, the walls and the bottom of which are gas-tightly welded to one another and carry a heat transfer medium wall pipes and the bottom of which has air passage openings, means for supplying fuel, additives and air being provided and in the combustion chamber above an afterburner is formed in the fluidized bed.

Abhängig von der Art des verwendeten Brennstoffes und der Menge der in das Wirbelbett eingeblasenen Luft werden im Betrieb der Feuerung feine, unverbrannte Brennstoffteilchen aus dem Wirbelbett ausgetragen, wobei Verluste entstehen, die zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades führen. Depending on the type of fuel used and the amount of air blown into the fluidized bed, fine, unburned fuel particles are discharged from the fluidized bed during operation of the furnace, resulting in losses which lead to a deterioration in efficiency.

In einer bekannten Wirbelbettfeuerung werden diese unverbrannten Brennstoffteilchen in einem Zyklon und/ oder in einem im kalten Bereich des Rauchgases angeordneten Filter vom Rauchgas abgeschieden und zum Wirbelbett zurückgeführt. Die dazu notwendige Einrichtung ist jedoch aufwendig und eine völlige Unterbindung des beschriebenen Austragens ist nicht möglich. Am häufigsten werden Brennstoffteilchen mit einem Durchmesser bis etwa 0,5 mm rezirkuliert. Diese Teilchen sind sehr abrasiv, was zu Erosionen besonders in der Rezirkulationseinrichtung und an den Wärmeübertragungsflächen führt. In a known fluidized bed furnace, these unburned fuel particles are separated from the flue gas in a cyclone and / or in a filter arranged in the cold area of the flue gas and returned to the fluidized bed. However, the equipment required for this is complex and it is not possible to completely prevent the discharge described. Most often, fuel particles with a diameter of up to about 0.5 mm are recirculated. These particles are very abrasive, which leads to erosion, particularly in the recirculation device and on the heat transfer surfaces.

Es ist eine andere Wirbelbettfeuerung bekannt, in der die aus dem Wirbelbett ausgetragenen, unverbrannten Brennstoffteilchen mittels mindestens eines Nachbrenners für flüssigen und/oder gasförmigen Zündbrennstoff verbrannt werden, so dass eine Rezirkulation der unverbrannten Brennstoffteilchen entfällt. Diese Lösung bedingt aber den Einsatz der relativ aufwendigen Nachbrenner sowie den Verbrauch einer entsprechenden Menge zusätzlichen Brennstoffs. Another fluidized bed combustion is known in which the unburned fuel particles discharged from the fluidized bed are burned by means of at least one afterburner for liquid and / or gaseous pilot fuel, so that there is no recirculation of the unburned fuel particles. However, this solution requires the use of the relatively complex afterburner and the consumption of a corresponding amount of additional fuel.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anwesenheit von unverbrannten Brennstoffteilchen im Rauchgas auf einfache und kostengünstige Art sowie ohne zusätzliche Energiezufuhr soweit zu verringern, dass eine Rezirkulation von Brennstoffteilchen überflüssig wird, wobei ausserdem der Wirkungsgrad der Wirbelbettfeuerung vergrössert wird. It is therefore an object of the invention to reduce the presence of unburned fuel particles in the flue gas in a simple and cost-effective manner and without additional energy supply to such an extent that recirculation of fuel particles becomes superfluous, and the efficiency of the fluidized bed combustion is also increased.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass im Nachbrennraum mindestens eine statische Mischvorrichtung angeordnet ist. Es sind statische Mischvorrichtungen bekannt, die einen Gasstrom in Teilströme so aufteilen, dass diese sich mehrfach kreuzen und sich dadurch miteinander vermischen. Diese Mischvorrichtungen ermöglichen bei geringem Druckverlust eine gute Homogenisierung des durch sie hindurchfliessenden Gasstromes. Es hat sich gezeigt, dass diese Eigenschaften auch erhalten bleiben, This object is achieved according to the invention in that at least one static mixing device is arranged in the afterburner. Static mixing devices are known which divide a gas flow into partial flows in such a way that they intersect several times and thereby mix with one another. These mixing devices enable good homogenization of the gas stream flowing through them with a low pressure drop. It has been shown that these properties are retained,

wenn der Gasstrom feste Teilchen enthält, ohne dass die Mischvorrichtungen während des Betriebes verstopfen. Die Mischvorrichtungen können aus keramischen Werkstoffen und/oder hochtemperaturbeständigen Stählen hergestellt werden und können somit problemlos für die in der Brennkammer einer Wirbelbettfeuerung vorkommenden Temperaturen bis ca. 900 °C ausgelegt werden. Die von ihnen verursachte Durchmischung und Homogenisierung des Rauchgases fördert - durch das Abbauen von Kaltzonen und das gleichmässige Verteilen des Sauerstoffes - die Verbrennung der unverbrannten Brennstoffteilchen in dem Nachbrennraum, ohne dass der Rauchgasstrom wesentlich gestört wird. Es erübrigt sich also eine Zufuhr von zusätzlichem Zündbrennstoff. Die statischen Mischvorrichtungen enthalten keine beweglichen Teile und weisen deswegen praktisch keine Störungsanfälligkeit auf. if the gas stream contains solid particles without the mixing devices becoming blocked during operation. The mixing devices can be made of ceramic materials and / or high-temperature resistant steels and can therefore be designed for the temperatures up to approx. 900 ° C in the combustion chamber of a fluidized bed furnace. The mixing and homogenization of the flue gas caused by them promotes - by breaking down cold zones and evenly distributing the oxygen - the combustion of the unburned fuel particles in the afterburning chamber without the flue gas flow being significantly disturbed. There is therefore no need to supply additional pilot fuel. The static mixing devices contain no moving parts and therefore have practically no susceptibility to failure.

Es hat sich ferner gezeigt, dass durch das Anordnen der statischen Mischvorrichtung im Nachbrennraum, der einen grossen Querschnitt aufweist, in dem das Rauchgas sich relativ langsam bewegt und die Dichte der unverbrannten Brennstoffteilchen sehr gering ist, die Abnutzung infolge Erosion unwesentlich ist. Dies gilt auch dann, wenn der Nachbrennraum gegenüber dem Wirbelbett etwas eingeschnürt ist. Sollte die statische Mischvorrichtung durch Korrosion und/oder Erosion abgenutzt werden, so liesse sie sich auf einfache und rasche Art ersetzen. It has also been shown that by arranging the static mixing device in the afterburning chamber, which has a large cross section, in which the flue gas moves relatively slowly and the density of the unburned fuel particles is very low, the wear due to erosion is immaterial. This also applies if the afterburner is somewhat constricted compared to the fluidized bed. If the static mixing device is worn out by corrosion and / or erosion, it could be replaced in a simple and quick manner.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der kompakten Bauweise der Wirbelbettfeuerung. Another advantage of the invention lies in the compact design of the fluidized bed combustion.

Die Auslegung des statischen Mischelementes gemäss Anspruch 2 führt zu einem besonders guten Wirkungsgrad, der durch die Anordnung nach Anspruch 3 weiter verbessert wird. The design of the static mixing element according to claim 2 leads to a particularly good efficiency, which is further improved by the arrangement according to claim 3.

Anspruch 4 kennzeichnet eine bevorzugte Ausführung der Erfindung. Claim 4 indicates a preferred embodiment of the invention.

Eine wesentliche Verbesserung der Verbrennung im Bereich der statischen Mischvorrichtung wird mit den Anordnungen nach den Ansprüchen 5 bis 9 erreicht, wobei von Fall zu Fall entschieden werden muss, welche der Massnahmen am geeignetsten ist. A significant improvement in the combustion in the area of the static mixing device is achieved with the arrangements according to claims 5 to 9, it having to be decided on a case-by-case basis which of the measures is the most suitable.

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

662 405 662 405

Anhand der Zeichnung wird nun die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigten, jeweils schematisch: The invention will now be described using an exemplary embodiment with reference to the drawing. Each showed schematically:

Fig. 1 : einen vertikalen Schnitt durch eine Wirbelbettfeuerung nach der Erfindung, 1: a vertical section through a fluidized bed combustion according to the invention,

Fig. 2: einen perspektivischen Ausschnitt einer statischen Mischvorrichtung und 2: a perspective section of a static mixing device and

Fig. 3 : einen perspektivischen Ausschnitt einer abgewandelten statischen Mischvorrichtung. 3: a perspective section of a modified static mixing device.

Die Wirbelbettfeuerung 1 gemäss Fig. 1 weist eine Brennkammer 2 mit rechteckigem Grundriss auf. Die Brennkammer 2 ist von vier vertikalen Brennkammerwänden 3', 3" umgeben und nach unten von einem Brennkammerboden 4 begrenzt. Die Brennkammerwände 3', 3" und der Brennkammerboden 4 bestehen aus mittels Stegen 6 gasdicht ver-schweissten Wandrohren 5, wobei diese Rohre im Bereich der Brennkammerwände 3', 3" vertikal und im Bereich des Brennkammerbodens 4 horizontal verlaufen. Die Wandrohre 5 der beiden sich gegenüberstehenden Brennkammerwände 3' gehen unten von je einem horizontalen Kühlwas-serverteiler 13 aus, die durch Kühlwasserzufuhrrohre 12 gespeist werden. Oben münden die Rohre 5 der beiden Wände 3' in je einen horizontalen Sammler 14, an die Abfuhrrohre 15 angeschlossen sind. Die zwei übrigen Brennkammerwände 3" sind an ihren unteren Enden um 90° gegeneinander gebogen und miteinander dicht verbunden, so dass im Brennkammerboden 4 jeweils ein Rohr 5 der einen Brennkammerwand 3" mit einem Rohr 5 der anderen Brennkammerwand 3" abwechselt. Die oberen Enden der Rohre 5 der einen Brennkammerwand 3" sind abwechselnd mit einem horizontalen Kühlwasserverteiler 13' und einem horizontalen Sammler 14' verbunden. Das Gleiche ist bei den oberen Enden der Rohre 5 der anderen Brennkammerwand 3" der Fall, so dass einander benachbarte Rohre der beiden Wände 3" in entgegengesetzten Richtungen vom Kühlwasser durchströmt werden, das über Zuführrohre 12' in den zugehörigen Verteiler gelangt. The fluidized bed furnace 1 according to FIG. 1 has a combustion chamber 2 with a rectangular plan. The combustion chamber 2 is surrounded by four vertical combustion chamber walls 3 ', 3 "and bounded at the bottom by a combustion chamber floor 4. The combustion chamber walls 3', 3" and the combustion chamber floor 4 consist of wall tubes 5 gas-welded by means of webs 6, these tubes in The area of the combustion chamber walls 3 ', 3 "runs vertically and horizontally in the area of the combustion chamber floor 4. The wall tubes 5 of the two opposing combustion chamber walls 3' each start at the bottom from a horizontal cooling water server divider 13, which are fed by cooling water supply tubes 12. The top ends Pipes 5 of the two walls 3 'into a horizontal collector 14, to which discharge pipes 15 are connected. The two other combustion chamber walls 3 "are bent at 90 ° to one another at their lower ends and are tightly connected to one another, so that a pipe is located in the combustion chamber floor 4 5 one combustion chamber wall 3 "alternates with a tube 5 of the other combustion chamber wall 3". The upper ends of the tubes 5 of one combustion chamber wall 3 "are alternately connected to a horizontal cooling water distributor 13 'and a horizontal header 14'. The same is the case with the upper ends of the tubes 5 of the other combustion chamber wall 3", so that adjacent tubes of the two walls 3 "are flowed through in opposite directions by the cooling water which reaches the associated distributor via feed pipes 12 '.

Am oberen Ende ist die Brennkammer 2 von einer pyramidenförmigen Brennkammerdecke 11 begrenzt, von deren oberem zentralem Ende ein Abzugkanal 10 abzweigt. Die Brennkammerwände 3', 3", der Brennkammerboden 4 und die Brennkammerdecke 11 sind miteinander gasdicht ver-schweisst. At the upper end, the combustion chamber 2 is delimited by a pyramid-shaped combustion chamber ceiling 11, from the upper central end of which an exhaust duct 10 branches off. The combustion chamber walls 3 ', 3 ", the combustion chamber floor 4 and the combustion chamber ceiling 11 are welded together in a gas-tight manner.

Zwischen dem Brennkammerboden 4 und einem die Form einer umgekehrten Pyramide aufweisenden Trichter 9 ist ein Luftkasten 90 eingeschlossen, an dem ein Primärluftzufuhrrohr 8 angeschlossen ist, das eine Klappe 8' zum Verstellen der Luftmenge aufweist. Am tiefsten Punkt des Trichters 9 ist ein Entleerungsrohr 16 angeschlossen, das einen Schieber 17 enthält. Der Luftkasten 90 ist über Durchtrittsöffnungen 91 in den Stegen 6 des Brennkammerbodens 4 mit der Brennkammer 2 verbunden. Oberhalb jeder Durchtrittsöffnung 91 ist ein Deckblech 92 angeordnet, das an zwei benachbarten Wandrohren 5 angeschweisst ist und die Öffnung 91 überspannt. Between the combustion chamber base 4 and a funnel 9 having the shape of an inverted pyramid, an air box 90 is enclosed, to which a primary air supply pipe 8 is connected, which has a flap 8 'for adjusting the amount of air. At the lowest point of the funnel 9, an emptying pipe 16 is connected, which contains a slide 17. The air box 90 is connected to the combustion chamber 2 via through openings 91 in the webs 6 of the combustion chamber base 4. A cover plate 92 is arranged above each passage opening 91, which is welded to two adjacent wall pipes 5 and spans the opening 91.

Die Brennkammer 2 ist in zwei Bereiche unterteilt, The combustion chamber 2 is divided into two areas,

nämlich einen unteren, vom Wirbelbett 18 eingenommenen Bereich und einen darüberliegenden, den Nachbrennraum 19 bildenden Bereich. namely, a lower area occupied by the fluidized bed 18 and an overlying area which forms the afterburning space 19.

Durch jede der beiden Brennkammerwände 3 " hindurch ragen zwei schräge Schüttrohre 7 in den Nachbrennraum 19 und enden nahe über dem Wirbelbett 18. Im Bereich des Wirbelbettes 18 sind fahnenartige Heizflächenrohre 25 angeordnet, die die beiden Brennkammerwände 3' durch-stossen und von horizontalen Heizflächenverteilern 26 sowie darüberliegenden horizontalen Heizflächensammlern 27 Two inclined pouring tubes 7 protrude through each of the two combustion chamber walls 3 ″ into the afterburning space 19 and end close above the fluidized bed 18. In the area of the fluidized bed 18, flag-like heating surface tubes 25 are arranged which penetrate the two combustion chamber walls 3 ′ and from horizontal heating surface distributors 26 as well as overlying horizontal heating surface collectors 27

ausgehen. Die Heizflächenrohre 25 verlaufen parallel zu den Brennkammerwänden 3". Die Heizflächenverteiler 26 und Heizflächensammler 27 befinden sich ausserhalb der Brennkammer 2 und stehen in Verbindung mit Wasserzufuhrrohren 28 bzw. -abfuhrrohren 29. In den Nachbrennraum 19 ragen ferner mehrere, auf gleicher Höhe befindliche, horizontale Sekundärluftzufuhrrohre 20 und etwas darunterliegend mehrere schräge Sekundärluftzufuhrrohre 21. Die Rohre 20 und 21 durchdringen die Brennkammerwände 3' und sind mit parallel zu den Brennkammerwänden 3' verlaufenden horizontalen Sekundärluftverteilern 22 verbunden, an die je ein Sekundärlufteinspeiserohr 23 mündet. Alle Rohre 7,20,21 und 25 durchstossen die zugehörigen Brennkammerwände 3 ' oder 3 " im Bereich der Stege 6 und sind mit diesen gasdicht verschweisst. going out. The heating surface pipes 25 run parallel to the combustion chamber walls 3 ″. The heating surface distributors 26 and heating surface collectors 27 are located outside the combustion chamber 2 and are connected to water supply pipes 28 and water discharge pipes 29. Several horizontal ones also project into the afterburning chamber 19 Secondary air supply pipes 20 and, somewhat underneath, a plurality of oblique secondary air supply pipes 21. The pipes 20 and 21 penetrate the combustion chamber walls 3 'and are connected to horizontal secondary air distributors 22 running parallel to the combustion chamber walls 3', to each of which a secondary air feed pipe 23 opens. All pipes 7, 20, 21 and 25 penetrate the associated combustion chamber walls 3 'or 3 "in the area of the webs 6 and are welded to them in a gastight manner.

Auf den horizontalen Sekundärluftzufuhrrohren 20 sind drei statische Mischvorrichtungen 30 angeordnet, die den ganzen Querschnitt des Nachbrennraumes 19 überdecken und an den Brennkammerwänden 3', 3" geführt sind. Das Eigengewicht genügt für ihre Befestigung. Der Aufbau jeder Mischvorrichtung 30 ergibt sich als Beispiel aus Fig. 2. Die statische Mischvorrichtung besteht aus mehreren vertikalen Flächenelementen 31 mit zueinander parallelen, geneigt verlaufenden Leitelementen 32, die rechtwinklig auf den Flächenelementen 31 aufgeschweisst sind. Die Flächenelemente 31 sind nebeneinander abwechselnd so angeordnet, dass die Leitelemente 32 sich kreuzen. Dadurch wird der vom Wirbelbett 18 aufsteigende Rauchgasstrom in der Mischvorrichtung in viele, sich unter ca. 90° kreuzende, Teilströme aufgeteilt. Die drei Mischvorrichtungen 30 sind in Fig. 1 so aufeinander gestapelt, dass die vertikalen Flächenelemente 31 der einen Mischvorrichtung mit denjenigen der benachbarten Mischvorrichtung einen von Null verschiedenen Winkel ein-schliessen; dieser beträgt bei Fig. 1 45°. Hierdurch ist eine wirkungsvolle Durchmischung des Rauchgases in allen Richtungen gesichert. On the horizontal secondary air supply pipes 20, three static mixing devices 30 are arranged, which cover the entire cross section of the afterburning space 19 and are guided on the combustion chamber walls 3 ', 3 ". The dead weight is sufficient for their attachment. The construction of each mixing device 30 results as an example from FIG 2. The static mixing device consists of a plurality of vertical surface elements 31 with mutually parallel, inclined guide elements 32 which are welded at right angles to the surface elements 31. The surface elements 31 are arranged next to one another in an alternating manner such that the guide elements 32 cross each other The flue gas stream ascending fluidized bed 18 in the mixing device is divided into many partial streams which intersect at approximately 90 ° The three mixing devices 30 are stacked on top of one another in Fig. 1 in such a way that the vertical surface elements 31 of one mixing device and those of the adjacent mixing device have a v include different angles on zero; this is 45 ° in FIG. 1. This ensures effective mixing of the flue gas in all directions.

Die Wirbelbettfeuerung gemäss Fig. 1 funktioniert wie folgt: The fluidized bed firing according to FIG. 1 works as follows:

Aus einem nicht gezeigten Gebläse wird durch das Primärluftzufuhrrohr 8 eine von der Stellung der Klappe 8' bestimmte Luftmenge in den Luftkasten 90 eingeblasen. Der Schieber 17 ist dabei dicht geschlossen, so dass im Luftkasten ein Überdruck entsteht. Die Luft strömt über die Durchtrittsöffnungen 91 in die Brennkammer 2, wobei die Deckbleche 92 eine gute Verteilung der Primärluft im Wirbelbett 18 gewährleisten. Das Wirbelbett besteht aus körniger Kohle und körnigen Zuschlagstoffen, die über die Schüttrohre 7 eingespeist werden. Unter der Wirkung der Primärluft werden die Kohle und die Zuschlagstoffe innerhalb der Brennkammer 2 aufgewirbelt und bilden auf bekannte Weise bei richtiger Wahl von Luftdruck und Luftmenge ein flui-diertes Wirbelbett, das sich praktisch wie eine Flüssigkeit verhält. Das Wirbelbett 18 wird dann gezündet, wobei die Kohle verbrennt und die Zuschlagstoffe Schwefelverbindungen und andere umweltverschmutzende Produkte der Verbrennung binden. Das dabei entstehende Rauchgas entweicht nach oben. Infolge des leichten Überdruckes des Wirbelbettes 18 gegenüber dem Nachbrennraum 19 werden zum Teil unverbrannte Kohleteilchen, die höchstens einen Durchmesser von 0,5 mm haben, vom Rauchgas mitgerissen. Die Nachverbrennung dieser mitgerissenen Kohleteilchen wird nun in der nachgeschalteten statischen Mischvorrichtung 30, noch im Nachbrennraum 19, eingeleitet, indem die Kohleteilchen und die im Rauchgas enthaltene Luft gleich-mässig verteilt und miteinander gut vermischt werden und indem durch die Homogenisierung der Rauchgastemperatur die zu kalten Bereiche - in denen keine Verbrennung der Kohleteilchen zustande kommen könnte - vermieden A quantity of air determined by the position of the flap 8 ′ is blown into the air box 90 from a blower (not shown) through the primary air supply pipe 8. The slide 17 is tightly closed, so that an excess pressure is created in the air box. The air flows through the through openings 91 into the combustion chamber 2, the cover plates 92 ensuring a good distribution of the primary air in the fluidized bed 18. The fluidized bed consists of granular coal and granular aggregates, which are fed in via the pouring tubes 7. Under the action of the primary air, the coal and the aggregates are whirled up within the combustion chamber 2 and, in a known manner and with the correct choice of air pressure and air quantity, form a fluidized fluidized bed which behaves practically like a liquid. The fluidized bed 18 is then ignited, the coal burning and the aggregates binding sulfur compounds and other polluting products of the combustion. The resulting flue gas escapes upwards. As a result of the slight overpressure of the fluidized bed 18 in relation to the afterburner 19, some of the unburned coal particles, which have a maximum diameter of 0.5 mm, are entrained by the flue gas. The afterburning of these entrained coal particles is now initiated in the downstream static mixing device 30, still in the afterburning chamber 19, by uniformly distributing the coal particles and the air contained in the flue gas and mixing them well, and by homogenizing the flue gas temperature to cool the areas - in which no combustion of the coal particles could occur - avoided

5 5

1« 1"

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

662405 662405

werden. Die vollständige Verbrennung der dadurch gezündeten Kohleteilchen wird durch sekundäre Verbrennungsluft bewirkt, die aus einer nicht gezeigten Quelle über die Einspeiserohre 23, die Verteiler 22, die schrägen Sekundärluftzufuhrrohre 21 und die horizontalen Sekundärluftzufuhrrohre 20 in den Nachbrennraum 19, stromoberhalb der statischen Mischvorrichtung 30, eingeblasen wird. Die statischen Misch Vorrichtungen 30 haben also die praktisch restlose Verbrennung der im Rauchgas enthaltenen unverbrannten Kohleteilchen noch innerhalb der Brennkammer 2 zur Folge, ohne dass zusätzliche Einrichtungen und/oder zusätzlicher Energieverbrauch nowendig wären. Der Teil des Nachbrennraumes 19, der sich oberhalb der statischen Mischvorrich-tungen 30 erstreckt, gewährt eine ausreichende Zeitspanne, in der die in den statischen Mischvorrichtungen 30 gezündeten Kohleteilchen vollständig verbrennen, bevor sie den Austritt der Brennkammer 2 erreichen. Das nun von unvollständig verbrannten Kohleteilchen freie Rauchgas strömt, von der Brennkammerdecke 11 geführt, in den Abzugkanal 10. will. The complete combustion of the coal particles ignited thereby is brought about by secondary combustion air, which is blown in from a source, not shown, via the feed pipes 23, the distributors 22, the oblique secondary air supply pipes 21 and the horizontal secondary air supply pipes 20 into the afterburning chamber 19, upstream of the static mixing device 30 . The static mixing devices 30 thus result in the practically complete combustion of the unburned coal particles contained in the flue gas even within the combustion chamber 2, without additional devices and / or additional energy consumption being necessary. The part of the afterburner 19, which extends above the static mixing devices 30, allows a sufficient period of time in which the coal particles ignited in the static mixing devices 30 burn completely before they reach the outlet of the combustion chamber 2. The flue gas, which is now free from incompletely burned coal particles, flows from the combustion chamber ceiling 11 into the exhaust duct 10.

Die durch die Verbrennung im Wirbelbett erzeugte Wärme wird ständig durch das in den Wandrohren 5 und in den Heizflächenrohren 25 fliessende Wasser, das gegebenenfalls verdampft, auf bekannte Weise abgeführt. In den Wandrohren 5, die den Brennkammerboden 4 bilden, fliesst in einander benachbarten Rohren das Wasser oder der Dampf in entgegengesetzter Richtung, so dass eine gleichmässige Temperaturverteilung gewährleistet ist, und Wärmespannungen vermieden werden. In den übrigen Wandrohren 5 ist die allgemeine Flussrichtung stets von unten nach oben, d.h. von den Kühlwasserzufuhrrohren 12 über die Kühhvasserver-teiler 13 zu den Sammlern 14 und die Abfuhrrohre 15. Auch in den Heizflächenrohren 25 fliesst das Wasser oder der Dampf im wesentlichen von unten nach oben, nämlich aus dem Kühlwasserzufuhrrohr 28 über den Heizflächenverteiler 26 und aus den Heizflächenrohren 25 über die Heizflächensammler 27 zu den Abfuhrrohren 29. The heat generated by the combustion in the fluidized bed is constantly dissipated in a known manner by the water flowing in the wall tubes 5 and in the heating surface tubes 25, which may evaporate. In the wall tubes 5, which form the combustion chamber base 4, the water or the steam flows in opposite directions in adjacent tubes, so that a uniform temperature distribution is ensured, and thermal stresses are avoided. In the remaining wall pipes 5, the general direction of flow is always from bottom to top, i.e. from the cooling water supply pipes 12 via the cooling water distributors 13 to the collectors 14 and the discharge pipes 15. Also in the heating surface pipes 25, the water or steam flows essentially from the bottom upwards, namely from the cooling water supply pipe 28 via the heating surface distributor 26 and from the heating surface pipes 25 via the heating surface collector 27 to the discharge pipes 29.

Bei einer Unterbrechung der Luftzufuhr verhindern die Deckbleche 92 ein Abfliessen des Wirbelbettmaterials in den Luftkasten 90. Über das Entleerungsrohr 16 ist bei geöffnetem Schieber 17 ein Zugang zum Luftkasten 90 zwecks Reinigung sowie Entleerung von allfälligen Rückständen gesichert. If the air supply is interrupted, the cover plates 92 prevent the fluidized bed material from flowing out into the air box 90. Access to the air box 90 for cleaning and emptying of any residues is ensured via the emptying pipe 16 when the slide 17 is open.

Die Sekundärluftzufuhrrohre 20 und 21 können innerhalb der Brennkammer 2 gelocht sein, was unter Umständen eine Verbesserung der Sekundärluftverteilung bewirkt. Es ist auch möglich, das Wirbelbett 18 auf bekannte Weise mittels Trennwänden in verschiedene Sektoren aufzuteilen, um den Betrieb bei Teillast zu verbessern. In diesem Fall ist es zweckmässig, auch die Sekundärluft mittels ausserhalb der Brennkammer 2 angeordneter Ventile entsprechend den jeweils arbeitenden Sektoren des Wirbelbettes 18 sektorweise einzu-blasen, wobei die statischen Mischvorrichtungen 30 nicht berücksichtigt werden müssen, was ein weiterer Vorteil der Erfindung ist. The secondary air supply pipes 20 and 21 can be perforated within the combustion chamber 2, which under certain circumstances brings about an improvement in the secondary air distribution. It is also possible to divide the fluidized bed 18 into different sectors in a known manner by means of partitions in order to improve the operation at part load. In this case, it is expedient to also blow in the secondary air sector by sector by means of valves arranged outside the combustion chamber 2 in accordance with the respective working sectors of the fluidized bed 18, the static mixing devices 30 not having to be taken into account, which is a further advantage of the invention.

Anstelle der Mischvorrichtung nach Fig. 2 können auch Misch Vorrichtungen nach Fig. 3 in der Brennkammer 2 verwendet werden. Gemäss Fig. 3 sind in der Mischvorrichtung, Instead of the mixing device according to FIG. 2, mixing devices according to FIG. 3 can also be used in the combustion chamber 2. 3 are in the mixing device,

aus geneigten Mischrohren 35 gebildete, vertikale Tafeln 37 und 38 vorhanden, wobei in den Tafeln 37 die Rohre von rechts nach links und in den Tafeln 38 von links nach rechts steigen. Die Tafeln 37 und 38 sind parallel zueinander und einander abwechselnd angeordnet. Schlitze 36 in den Rohren 35 verbinden die Räume zwischen den Tafeln 37 und 38 mit dem Inneren der Mischrohre 35. An ihren unteren Enden münden die meisten Mischrohre 35 einer Tafel in einen Verteiler 39. Die Verteiler 39 sind als Verlängerung der horizontalen Sekundärluftzufuhrrohre 20 gemäss Fig. 1 angeordnet. In dieser Variante wird also die Sekundärluft direkt in die statische Mischvorrichtung eingeblasen und mit dem Rauchgas vermischt; dabei kann die Sekundärlufteinführung über die schrägen Sekundärluftzufuhrrohre 21 in Fig. 1 entfallen. Das Aufeinanderstapeln von mehreren so ausgebildeten Mischvorrichtungen, wobei die Tafeln 37,38 in einer Vorrichtung mit den Tafeln 37,38 der vorhergehenden Vorrichtung einen von Null verschiedenen Winkel - vorzugsweise von 90° - ein-schliessen, führt zu einer in allen Richtungen optimalen Durchmischung von Sekundärluft und Rauchgas. Meistens genügt es, wenn die Sekundärluft lediglich bei der untersten Mischvorrichtung über die Verteiler 39 eingeführt wird, während in den darüber befindlichen Mischvorrichtungen die Verteiler 39 weggelassen werden, so dass diese Mischvorrichtungen von Tafeln gebildet werden, die nur aus den Mischrohren 35 bestehen, die an beiden Enden offen in die Brennkammer 2 münden. vertical plates 37 and 38 formed from inclined mixing tubes 35, the tubes rising from right to left in the panels 37 and from left to right in the panels 38. The panels 37 and 38 are arranged parallel to one another and alternately with one another. Slots 36 in the tubes 35 connect the spaces between the panels 37 and 38 with the interior of the mixing tubes 35. At their lower ends, most of the mixing tubes 35 of a panel open into a distributor 39. The distributors 39 are an extension of the horizontal secondary air supply tubes 20 according to FIG 1 arranged. In this variant, the secondary air is blown directly into the static mixing device and mixed with the flue gas; the secondary air introduction via the oblique secondary air supply pipes 21 in FIG. 1 can be omitted. The stacking of several mixing devices designed in this way, the plates 37, 38 in one device including the plates 37, 38 of the preceding device at an angle other than zero, preferably of 90 °, leads to an optimal mixing in all directions Secondary air and flue gas. In most cases, it is sufficient if the secondary air is only introduced via the distributors 39 at the lowest mixing device, while the distributors 39 are omitted in the mixing devices located above, so that these mixing devices are formed by panels which consist only of the mixing tubes 35 which are on Both ends open into the combustion chamber 2.

Die beschriebene Wirbelbettfeuerung ist vom statischen Typ, d.h. ohne Rezirkulation des Bettmaterials innerhalb des Bettes. Sie kann wie die statischen Mischvorrichtungen andere als die hier gezeigten Ausgestaltungen aufweisen. Es sind beispielsweise atmosphärische wie auch unter Druck arbeitende Wirbelbettfeuerungen möglich. Es ist auch möglich, Brennkammern zu verwenden, die mit der Höhe sich ändernde Querschnitte aufweisen. Der Brennkammerboden kann unabhängig von den Brennkammerwänden ausgebildet sein, oder diese können spiralförmig statt vertikal berohrt sein. Der Brennkammerboden kann in vertikaler Richtung verschiebbar ausgebildet sein oder schliessbare Öffnungen aufweisen, über die das Bettmaterial durch den Trichter 9 und das Entleerungsrohr 16 abgelassen werden kann. The fluidized bed firing described is of the static type, i.e. without recirculation of the bed material inside the bed. Like the static mixing devices, it can have configurations other than those shown here. For example, atmospheric fluidized bed firing systems operating under pressure are possible. It is also possible to use combustion chambers that have cross sections that change with height. The combustion chamber floor can be designed independently of the combustion chamber walls, or these can be helically instead of vertically drilled. The combustion chamber floor can be designed to be displaceable in the vertical direction or have closable openings through which the bed material can be drained through the funnel 9 and the emptying pipe 16.

Das Bettmaterial kann feinpulvrig sein; der Brennstoff kann sogar flüssig statt körnig sein und zum Beispiel von unten nach oben mit Hilfe von Tragluft, die gleichzeitig als Sekundärluft wirkt, in das Wirbelbett eingeblasen werden. The bed material can be fine powder; the fuel can even be liquid instead of granular and can be blown into the fluidized bed, for example, from the bottom up with the help of carrier air, which also acts as secondary air.

Die statische Mischvorrichtung kann sich bis zum oberen Ende der Brennkammer erstrecken. Sie kann an der Brennkammerdecke mittels gekühlter Rohre oder ungekühlter Stangen aufgehängt werden. Es können auch zusätzliche Heizflächen oberhalb der statischen Mischvorrichtung angebracht werden. The static mixer can extend to the top of the combustion chamber. It can be hung on the combustion chamber ceiling using cooled pipes or uncooled rods. Additional heating surfaces can also be installed above the static mixing device.

Mehrere statische Mischvorrichtungen können mit oder ohne Abstand nebeneinander im Nachbrennraum angeordnet sein. Die statische Mischvorrichtung kann, statt durch ihr Eigengewicht, kraftschlüssig mit den Sekundärluftzufuhrrohren und/oder mit den Brennkammerwänden verbunden werden. Several static mixing devices can be arranged next to one another in the afterburner with or without spacing. Instead of its own weight, the static mixing device can be non-positively connected to the secondary air supply pipes and / or to the combustion chamber walls.

4 4th

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

B B

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

662405

1. Fluidized bed firing with a combustion chamber, the walls and the bottom of which are made of gas pipes welded to one another and carry a heat transfer medium and whose bottom has air passage openings, means for supplying fuel, additives and air being provided and in the combustion chamber above an afterburner is formed in the fluidized bed, characterized in that at least one static mixing device is arranged in the afterburner.

2. Fluidized bed firing according to claim 1, characterized in that the static mixing device covers the entire cross-section of the afterburner.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Fluidized bed combustion according to claim 1 or 2, characterized in that a distance of at least half a meter and at most three times the height of the fluidized fluidized bed is provided from the surface of the fluidized bed in the fluidized state to the mixing device.

4. fluidized bed combustion according to one of claims 1 to 3, characterized in that the fluidized bed is of the static type.

5. fluidized bed combustion according to one of claims 1 to 4, characterized in that the combustion chamber is provided with the supply of secondary combustion air.

6. fluidized bed combustion according to claim 5, characterized in that the secondary combustion air supply is provided in the region of the fluidized bed.

7. fluidized bed combustion according to claim 5, characterized in that the secondary combustion air supply between the fluidized bed and the static mixing device is provided.

8. fluidized bed combustion according to claim 7, characterized in that at least part of the secondary combustion air supply is directed to the fluidized bed, preferably at an angle of 45 °.

9. fluidized bed combustion according to claim 5, characterized in that the static mixing device is designed as a secondary combustion air supply.

10. fluidized bed combustion according to one of claims 7 to 9, characterized in that the static mixing device is carried by at least one tube of the secondary air supply.