DD244894A3

DD244894A3 - Verfahren zur verbrennung minderwertiger brennstoffe

Info

Publication number: DD244894A3
Application number: DD26097084A
Authority: DD
Inventors: Hans Bachmann; Dieter Anschuetz; Jahn-Peter Fuelgraff; Gernot Jung; Michael Kuehne; Wolfgang Lenze; Manfred Mueller
Original assignee: Halle Ingenieurtech
Priority date: 1984-03-16
Filing date: 1984-03-16
Publication date: 1987-04-22
Also published as: EP0157263A3; EP0157263A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung minderwertiger Brennstoffe, insbesondere auf Braunkohlenbasis. Das Verfahren wird ohne Veraenderung an den jeweils vorhandenen, vorher verwendeten Hochdruckdampferzeugern eingesetzt. Es besteht die Aufgabe, minderwertige Brennstoffe in herkoemmlichen Hochdruckdampferzeugern unter Verwendung entsprechender Vorfeuerungen nach dem Prinzip der Schwelgasnachverbrennung zu verbrennen, wobei die Schwelgasverbrennung weitestgehend im Dampferzeuger stattfindet. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass die Brennstoffe bei geregelter Zufuehrung von primaerer Verbrennungsluft verschwelen. Dazu wird zunaechst in der Vorfeuerung eine reduzierend wirkende Atmosphaere erzeugt. Danach erfolgt die Beschleunigung der einzelnen Schwelgasstroeme in Flammrohren und ihre Verwirbelung mit Sekundaerluft beim Eintritt in den Hochdruckdampferzeuger.

Description

Dabei beträgt die Geschwindigkeit des Schwelgases am Ende des Flammrohres 12-18 m/s bei einer Temperatur von >1 000⁰C gegenüber einer Geschwindigkeit von 8-12 m/s und 850⁰C am Anfang des Flammrohres. Die Flammrohre der einzelnen Vorfeuerungen werden vor dem Eintritt in den Kessel in geeigneter Weise zusammengeführt. Erfindungsgemäß werden die beschleunigten Schwelgasströme getrennt in den Hochdruckkessel geführt und unmittelbar nach dem Eintritt in den Kessel mit sekundärer Verbrennungsluft verwirbelt. Dazu erfolgt gemäß der Erfindung unmittelbar vor dem Eintritt der gebündelten Flammrohre in den Hochdruckdampfkessel eine tangentiale Zuführung von Sekundärluft, die zunächst die gebündelten Flammrohre umströmt, sich dabei erwärmt und dann mit dem Schwelgas durch Verwirbelung vermischt wird.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Entflammung des Schwelgases erst unmittelbar vor dem Kesseleintritt bzw. die Entflammung wird durch die Zweiluftzuführung und die Beschleunigung im Flammrohr entsprechend verzögert.

Die vollständige Verbrennung erfolgt danach im Hochdruckdampfkessel, der ausgangsseitig mit einem Zwangslüfter und einer By-Pass-Regelung versehen sein kann.

Die Durchführung des Verfahrens sichert die Trennung von Verschweluiig und Verbrennung der Schwelgase und verlagert die

Verbrennung hauptsächlich in den Bereich des Hochdruckdampfkessels. Dadurch wird es möglich, bei gleicher Leistungsabgabe j

des Hochdruckdampfkessels die Verbrennung hochwertiger fossiler Brennstoffe abzulösen und den Einsatz minderwertiger j*

Brennstoffe vorzunehmen.

I Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.

Einem herkömmlichen Hochdruckdampfkessel, wie er zur Verbrennung von hochwertigen fossilen Brennstoffen verwendet wird, sind drei Vorfeuerungen vorangestellt und ein Sauglüfter nachgeschaltet.

Jede Vorfeuerung ist mit einem absenkbaren Drehrost versehen, über dem seitlich ein Flammrohr nach außen zum Hochdruckdampfkessel geführt wird. Der auf dem jeweiligen Drehrost befindliche minderwertige Brennstoff wird verschwelt. Dazu wird in den Vorfeuerungen eine reduzierend wirkende Atmosphäre durch Primärluftzuführung durch einen dem Kessel nachgeschalteten Saugzug und durch eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Schwelgase in den Flammrohren erzeugt. Die Drehroste in den Vorfeuerungen werden zur Anpassung an die Lastzustände des Kessels abgesenkt bzw. angehoben (variable Glutbetterhöhung). Diese Variierung der Glutbetthöhe erfolgt in Verbindung mit einer Regelung der Primärluftzuführung und des Saugzuges. Die in den Vorfeuerungen erzeugten Schwelgase werden in den nachfolgenden Flammrohren beschleunigt. Dazu erfolgt die Zuführung sekundärer Verbrennungsluft. Die Geschwindigkeit des Schwelgases beträgt bei Eintritt in das jeweilige Flammrohr ca. 10 m/s und beim Austritt ca. 15 m/s. Es erfolgt eine Temperaturerhöhung von ca. 85O⁰C auf über 1 000⁰C. Vor Eintritt der Flammrohre werden diese in geeigneter Weise zusammengeführt. Die sekundäre Verbrennungsluft wird tangential so zugeführt, daß sie zu nächst die Fla mm rohre umströmt und sich dabei erwärmt. Beim Eintritt der Flammrohre in den Hochdruckdampfkessel werden die drei Schwelgasströme mit der erwärmten Sekundärluft verwirbelt. Gleichzeitig erfolgt die Entflammung des Schwelgas-Luft-Gemisches. Die Verbrennung erfolgt im Hochdruckdampfkessel.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Verbrennung von minderwertigen Brennstoffen zur Hochdruckdampferzeugung nach der Methode der Schwefelgasverbrennung in einem herkömmlichen Hochdruckdampferzeuger und unter Verwendung ein oder mehrerer paralIeI-geschaltener Vorfeuerungen in denen eine reduzierend wirkende Atmosphäre erzeugt und die Brennstoffe bei geregelter Zuführung von primärer Verbrennungsluft zu einen oder mehreren Schwefelgasströmen verschwelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Schwefelgasströme unter Zuführung von sekundärer Verbrennungsluft beschleunigt, dann unmittelbar vor ihrer Zusammenführung nach Eintritt in den Hochdruckdampferzeuger mit sekundärer Verbrennungsluft verwirbelt und dabei entflammt werden.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung minderwertiger Brennstoffe, insbesondere auf Braunkohlenbasis. Die Verbrennung erfolgt zur Hochdruckdampferzeugung unter Anwendung des Prinzips der Vorfeuerung und der Schwelgasverbrennung zur Substitution der bisher eingesetzten hochwertigen fossilen Energieträger. Das Verfahren wird ohne Veränderung an den jeweils vorhandenen, vorher verwendeten Hochdruckdampferzeugern eingesetzt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Verbrennung-von minderwertigen Brennstoffen erfolgt nach dem Prinzip der Vorfeuerung und der Schwelgasverbrennung. Dazu werden ein oder mehrere, bzw. drei Vorfeuerungen mit gleicher Funktion parallel betrieben. Der Vorfeuerung wird während der Verschwelung Primärluft zugeführt. Diese Zuführung erfolgt sowohl unregelmäßig als auch geregelt. Der Brennstoff wird von oben in die Vorfeuerung gegeben und mit einer Befeuchtungsanlage befeuchtet. In einem oberhalb bzw. seitlich vom Rost angeordnetenFlammrohr erfolgt die Verschwelung des Brennstoffes bei gleichzeitiger Entzündung der Schwelgase. Zur Unterdrückung der Entzündung wird eine reduzierend wirkende Atmosphäre erzeugt. Für eine effektive Betreibung des Hochdruckkessels sind mehrere Vorfeuerungen notwendig. Die heißen Rauch- und Schwelgase werden nach dem Passieren des Flammrohres einzeln einem Rauch- bzw. Schwelgassammelkanal zugeführt. In diesem Sammeikanal werden die Schwelgase aller parallel geschalteten Vorfeuerungen zusammengeführt. Über den Schwelgassammelkanal erfolgt auch die Zuführung von Sekundärluft. Das Restschwelgas vermischt mit der Sekundärluft und Rauchgasen wird über eine Drallrosette in den eigentlichen Hochdruckdampferzeuger, bpsw. einem Zweizugkessel, eingeleitet. In diesem Kessel erfolgt die Verbrennung der noch nicht im- Flammenrohr verbrannten Schwelgase. Im Flammenrohr der Vorfeuerung erfolgt gleichzeitig ein Wärmeaustausch (Wasserkühlung). Die Kühlkreisläufe der Flammenrohre können parallel geschaltet und wasserseitig über entsprechende Zuleitungen und dampfseitig über entsprechende Ableitungen in den Kesselkreislauf des Dampferzeugers eingebunden sein. Zur Aufrechterhaltung und Steuerung der Verschwelung bzw. der Verbrennung ist hinter dem Dampferzeuger ein Zwangslüfter eingefügt sowie eine By-Pass-Regelung vorgesehen.

Das Verfahren gestattet zwar die Verbrennung der genannten minderwertigen Brennstoffe, die Energieausbeute entspricht jedoch nicht der Ausbeute, die aufgrund der Heizwerte der eingesetzten Brennstoffe zu erwarten wäre. Beim angegebenen Verfahren erfolgt die Verbrennung der erzeugten Schwelgase bereits zu mindestens einem Drittel in der Vorfeuerung bzw. in dem nachgeschalteten Flammenrohr.

Dies führt zu einem relativ hohem Mehrverbrauch an Brennstoffen im Verhältnis zur Leistung im Dampferzeuger. Ein weiterer Nachteil des angegebenen Verfahrens besteht in einer schlecht regelbaren und damit spontanen Verschwelung bzw. Verbrennung sowohl in der Vorfeuerung als auch im eigentlichen Dampferzeuger. Zur Beseitigung dieser Nachteile sind in der Vergangenheit überdimensionale Vorfeuerungen mit erhöhten Investitionskosten eingesetzt worden.

Ziel der Erfindung

Es besteht das Ziel, ein Verfahren anzugeben, mit dem die optimale Verbrennung minderwertiger Brennstoffe in herkömmlichen Hochdruckdampferzeugern möglich ist, die bisher mit hochwertigen fossilen Brennstoffen betrieben wurden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es besteht die Aufgabe, minderwertige Brennstoffe in herkömmlichen Hochdruckdampferzeugern unter Verwendung entsprechender Vorfeuerungen nach dem Prinzip der Schwelgasverbrennung zu verbrennen, wobei die Schwelgasverbrennung weitestgehend im Dampferzeuger stattfindet.

Zur Realisierung des Verfahrens erfolgt zunächst die Verschwelung der minderwertigen Brennstoffe in vorrangig mehreren parallel geschalteten Vorfeuerungen mit gleichem Aufbau, unabhängig voneinander, wobei der Betrieb aller vorhandenen Vorfeuerungen möglich aber nicht notwendig ist. In ihnen wird dazu jeweils eine bezüglich der Verbrennung reduzierend wirkende Atmosphäre erzeugt. Dies wird durch eine geregelte Primärluftzuführung, durch einen dem Hochdruckkessel nachgeschalteten Saugzug sowie durch eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im Flammenrohr realisiert. Die Zuführung der primären Verbrennungsluft erfolgt geregelt von unten durch das Glutbett der Vorfeuerung. Dazu ist der unterhalb des Rostes befindliche Freiraum gegenüber der Außenatmosphäre abgedichtet. Der Schwelprozeß wird außerdem durch eine veränderte Rosthöhe beeinflußt. Zur Anpassung an die Lastzustände des Hochdruckkessels ist eine Glutbetterhöhung bzw. Absenkung in Verbindung mit der Primärluft- und Saugzugregelung vorgesehen. Oberhalb des Glutbettes und mit seitlichem Abzug befindet sich das Flammrohr, in dem die Schwelgase gemäß der Erfindung unter Zuführung von sekundärer Verbrennungsluft beschleunigt werden, ohne daß hier bereits eine Entzündung bzw. Verbrennung der Schwelgase stattfindet.