DD266837A5 - Verfahren zur verbrennung fester brennstoffe - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von festen Brennstoffen in einer ersten Wirbelschicht und einer zweiten Wirbelschicht, die seitlich von der ersten Schicht liegt, wobei die besagten Schichten voneinander getrennt sind, jedoch miteinander in Verbindung stehen. Dabei werden Brennstoffteilchen von der ersten Wirbelschicht zur zweiten Wirbelschicht befoerdert. Die erste Schicht wird substoechiometrisch und die zweite Schicht mit einem grossen Luftueberschuss betrieben. Rauchgas von der ersten Wirbelschicht wird in einen gemeinsamen Freiraum abgelenkt ueber den Schichten, um im Gegenstrom zum Rauchgas von der zweiten Wirbelschicht orientiert werden. Waermeenergie wird nur von der zweiten Wirbelschicht zurueckgewonnen. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung foster Brennstoffe in einer ersten Wirbelschicht und in einer zwoiton Wirtelschicht, die seitlich von der ersten Schicht liegt. Die Schichten sind voneinander getrennt, stehen jedoch dadurch miteinander in Verbindung, daß Brennstoffteilchen von der ersten Schicht zur zwoiten Schicht überführt werden.
Charakteristik des beknnnton Standes der Technik
Es ist bekannt feste Brennstoffe in einer Wirbelschicht zu verbrennen, die eine orste und seitlich davon angeordnete zweite Wirbelschicht aufweist. Verfahren dieser Art sind in den US-PS 3893426, IP-PS 5885004 und IP-PS 58-95104 offenbart. Dabei werden gemäß den offenbarten Verfahren Aschteilchen von der ersten Wirbelschicht zum Verbrennen in eine zweite Wirbelschicht befördert worden.
Ee ist das Ziel der Erfindung ein Verfahren zur Verbrennung fester Brennstoffe zur Anwendung zu bringen, das es gestattet den kalorischen Wert fester Brennstoffe woitostgohond auszuweisen.
Darlegung dos Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Vorfahron zur Verbrennung fester Brennstoffe in einer Wirbelschicht und in oiner
zwoiten Wirbelschicht die seitlich von der uistcn angnordnot ist, zu schaffen, mit der auch feuc.ite Brennstoffe zur Verbrennungkommen können, der von oben zugeführt wird.
Erfindungsgemäß wird dio Aufgabe dadurch gelöst, daß das Rauchgas von der substöchiomotrisch betriebenen ersten Wirbelschicht in einem gemeinsamen Freiraum über den Wirbelschichten zur zweiten Wirbelschicht gelenkt wird, um die Rauchgase der beiden Wirbeischichten offektiv zu mischen und um Teilchen aus dem Rauchgas der ersten Wirbelschicht zur
zweiten Wirbelschicht zu führen, wobei eine Rückgewinnung von Wärmeenergie durch Wärmeaustausch nur von der zweiton
Wirbelschicht erfolgt. Es ist eine Form der Erfindung, bei der Teilchenmaterial von der zweiten Wirbelschicht am Boden der Wirbelschichten zur ersten Wirbelschicht überführt wird, woboi die Kühlung der ersten Wirbelschicht durch Steuerung des Teilchenmatorialflusses
zwischen den Wirbelschichten'variiert wird und bei dem dasTeilchenmaterial von der ersten Schicht zur zweiten Schichtüberlauft.
Es ist im Sinne der Erfindung, daß der aus dem Rauchgas von den beiden Schichten abgeschieden wird, wieder zur ersten Schicht zurückgeführt wird und die Luftgeschwindigkeit in der ersten Schicht beträchtlich größer als die Luftgeschwindigkeit in
der zweiten Schicht Ist, wobei die Wärmerückgewinnung in der zwoiten Schicht dadurch gesteuert wird, daß die Höhe der
Schicht bezüglich eines Wärmeaustauschers eingestellt wird. Es ist eine Form der Erfindung, daß die Wärmerückgewinnung in der zweiton Wirbelschicht dadurch gesteuert wird, daß der Tomperaturwort in der Schicht von oben zugeführt wird, und die Luft mit Rauchgas gemischt der ersten Schicht zugeführt wird
urn die Luft dor erston Wirbelschicht bei unterschiedlichen Werten zugeführt wird, woboi der Luftstrom am oberen Ende der
Wirbelschicht größer ist als am unteren Ende. Durch die Erfindung soll es möglich werden, vorteilhaft Brennstoffe mit oinom niedrigen Heizwert, wie zum Beispiel feuchton Biobrennstoff in einem Stufenverbrennungsdampfkessel mit einor bekennten Konstruktion, zu verbrennen. Dabei wird dor Brennstoff von oben den Schichten zugeführt, es wird für einen Aschoumlauf gesorgt, und es wird die Freiraumuntordruckfouerung angewendet, ohne« daß dor Dampfkessel umgebaut worden muß. Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutort werden. D<e zugehörige Zeichnung zeigt einen Stufenverbrennungsdampfkesoel im Schnitt, in einer Dampfkesselummantolung 10 ist eino erste Wirbelschicht 11 und seitlich davon eine zweite Wirbelschicht 12 angeordnet, woboi die Schichten einen gemeinsamen Freiraum haben. Die somit parallel zueinander liegenden Schichten enthalten ein Teilchenmatorial, bei dom es sich im wesentlichen um Asche, Sand und/oder ein Schwefelsorptionemittel wie beispielsweise Kalk oder Dolomit handelt. Dio Schichten wr rden von den Schichtbödon i3; Ί4 getragen, die eine große Anzahl von Düsen bekannter Bauart haben, die über die gesamte Fläche des Schichtbodens 13; 14 verteilt sind, um für die Wirbelschichterzeugung boi beiden Wirbelschichten 11; 12 aus den Sammelleitungen 15; 16 unter dem Schichtboden 13; 14 ein Gao zuzuführen, boi dem es sich um nur Luft oder Luft gemischt mit Rauchgas handelt. Die zwoito Wirbelschicht 12 kann tiefer als die erste Schicht 11 sein, wie es im vorliegenden Beispiel der Fall ist. Sie enthält olne odor mehrere Rohrgruppen oder Heizschlangen 17 zur Erzeugung von Wasserdampf oder hoißom Wasser. Verbindung besteht zwischen 'en Betton an ihrer Oberseite In Form eines Üborlaufs 18 von der ersten Wirbelschicht 11 zur zweiton Wirbelschicht 12. Eine Verbindung 19 mit einer entsprechenden Fördereinrichtung wie zum Beispiel einer Druckluftoinspritzdüse 19a befindet sich dabei am Schichtbödon 14, um für eine kontrollierte Üborfühi ung von Schichtmatorial von dor zweiten Wirbelschicht 12 zur ersten Wirbelschicht 11 zu sorgen.
Für die Versorgung der ersten Wirbelschicht 11 von oben mit Bronnstoff, einem Schwefeladsorptionsmittol und ausgeschlämmter Asche gibt es eine Eintrittsöffnung 20 mit einem Mongoneinstellorgan 21. Das Schweieladsorptionsmittel kann dann außerhalb dos Dampfkessels in der Leitung dom Brennstoff zugegeben werden. Anstelle der Zuführung des Brennstoffs von der Oberseite der Wirbelschichten 12 aus kann er auch in die entsprechende Schicht eingespritzt werden, zum Beispiel von unten durch eine oder mehrere Vorsorgungskanalöffnungon in der Wirbelschicht 11. In dom Freiraum über den beiden Wirbelschichten 11; 12 gibt es eine Anzahl von gekühlten oder ungokühlten isoliertenStrömungsablenkvorrichtungen 22, um das Rauchgas von der erston Wirbelschicht 11 zum Rauchgas von dor zwoiten Wirbelschicht 12 zu lenken. Es ist ein Kanal 23 mit siner Zuführung 24 von Verbrennungsluft zusätzlich zu der Luft vorhanden, dio durch die Wirbelschichten 11; 12 geliefert wird, um die Rauchgase aus dom Freiraum herauszudrücken und sio horizontal auszurichten. Der Kanal 23 führt über einen Staubabschneider 25 zu einer Rauchgasausti ittsöffnung 26, die mit einem seitlich aufgestellten äußeren Rauchgaskessol verbunden werden kann. Um in dor Dampfkesselummantelung 10 an der Oberseite oino zu hohe Rauchgastemperatur zu vermeiden, muß in diesem Abschnitt der Dampfkossolummantelung 10 auf horkömmiicho Weise für eingestellte Kühlflächen gesorgt werden.
Ein Hohlraum 27 dient dem Sammeln von Staub vom Staubabscheider 25 und ist mit einer Fördervorrichtung 28 für den Umlauf des abgeschiedenen Staubs zur ersten Wirbelschicht 11 durch dio Eintrittsöffnung 20 ausgestattet, es muß jedoch auch für Möglichkeiten für dio Abführung von überschüssig· m SUiub in Verbindung mit dom Staubumlauf gesorgt worden, obwohl
dorartige Möglichkeiten hier nicht gezeigt werden. Als Alternative dazu kann der Stnub im Hohlraum 27 durch die Schwerkraft durch einen Kanal 23 direkt in die Wirbelschicht 11 fließen.
Wenn das Verfahren der Erfindung In einem Dampfkessel angewendet wird, kann der Start mit Hilfe eines oder mohrerot Freiraumbronnor erfolgen, die mit Gas, Öl oder Pulver arbeiten und auf die orsto Wirbelschicht 11 yorichtot sind, die eine „ungekühlte" Schicht ist, da sie keine Wärmoaustaus„hrohre besitzt. Während dos Anlaufprozesses wird die Wirbelschicht 11 mit überschüssiger Luft beheizt. Wenn der Start erfolgt ist und der kontinuierliche Betrieb beginnt, wird die erste Wirbelschicht 11 substöchiometrlsch beheizt, indem von der Sammelleitung 15 durch den Schichtboden 13 Primärluft bei oiner Geschwindigkeit von ungefähr 3 m/s zugeführt wird.
Rauchgas kann in einem geeigneten Verhältnis mit der Luft gemischt werden, die aus der Sammelleitung 15 zugeführt wird, um eine substöchiometrische Verbrennung zu erreichen. Die Temperatur der Wirbelschicht 11 (die Kühlung der Schicht) wird teilweise dadurch gesteuert, daß die Zufuhr von Bronnstoff und/oder Luft/Rauchgas eingestellt wird, und toilwoise dadurch, daß die Materialmenge variiert wird, die durch die Verbindung 119 dem Wirbelschicht 11; 12 zugeführt wird. Material wird der zwoiton Wirbelschicht 12 zum Teil von Wirbelschicht 11 über dem Überlauf 18 zugeführt und zum Teil durch Staub und Spritzer, die getrennt vom Rauchgas, die Wirbelschicht 11 verläßt, herunterfallen, wenn ein derartiges Rauchgus zum Rauchgas der Wirbelschicht 12 hingelenkt wird. Der Wirbelschicht 12 wird von der Sammelleitung 16durch den Schichtboden 14 Sekundärluft zugeführt, wobei diese Schicht mit einem großen Luftüberschuß beheizt wird, Die Sekundärluft wird dabei mit oiner Geschwindig';eit von ungefähr 1,5m/s zugeführt. Eine derartig niedrige Luftgeschwindigkoit ist in dieser Schicht von Vortoil, weil dadurch die Erosion an den Heizschlangen 17 vermieden wird. Das Rauchgas von der Wirbelschicht 12 ist somit beträchtlich sauerstoffreicher als das Rauchgas von der Wirbelschicht 11. Durch Erhöhen oder Verringern der Schichthöhe oder durch Steuerndem Umlaufflusses von der Wirbelschicht 12 zur Wirbelschicht 11 kanndie Materialzuführung von der Wirbelschicht 11, die brennstoff reicher ist, zur Wirbelschicht 12, die brennstoffärmer ist, und umgekehrt vergrößert bzw. verkleinert werden. Mit anderen Worten, es ist möglich, die letzte Schicht in mehr oder weniger starkem Maße xu ontaktivieren und gleichzeitig die KUhIu1. j der Wirbelschicht 11 auszubalancieren. Diese Steuerung muß in Abhängigkeit vom Typ des verwendeten Brennstoffs durchgeführt werden. Somit gibt es auf diese Welse eine ausgezeichnete Möglichkeit, um in einem Dampfkesselaufbau die Verbrennung an unterschiedliche Brennstofftypen anzupassen. Die Aufnahme von Wärme über die Rohre 17 in der Wirbelschicht 12 ksnn teilweise durch Steuerung der Schichttemperatur und teilweise durch Stouorung der Schichthöho bezüglich der Rohre 17 eingestellt werden.
Weil die erste Wirbelschicht 11 bei einer substöchiomotrischen Verbrennung betrieben wird, ist die Entschwefelung durch die Zufuhr von Schwefeladsorptionsmittel in dieser Schicht nicht so effektiv, auf der anderen Seite wird jedoch der Vortoil erzielt, daß niedrige Stickstoffoxidgehalte im Rauchgas von der Wirbelschicht 11 erreicht werden, wobei die Hauptverbronnung des Brennstoffs in de' Schicht stattfindet. Durch die Überführung von Staub und Spritzern vom Rauchgas von der ersten Wirbelschicht 11 zur zweiten Wirbelschicht 12, die bei einem großen Luftübarschuß beheizt wird, wird in der Wirbelschicht 12 eina effektive Entschwefelung erreicht. Wenn es notwendig ist, kann die Entschwefelung jedoch noch weitor verbessert werden, indem man die erste Wirbelschicht 11 '.iefer macht und die Luftzufuhr differenziert, wobei eine kloine Luftmenge zum unteren Abschnitt der Wirbelschicht 11 geliefert wird und die Hauptluftmenge zum oberen Abschnitt der Wirbelschicht 11,

Claims (11)

1. Verfahren zur Verbrennung fester Brennstoffe in einer orston Wirbelschicht und einer zweiten Wirbelschicht, die seitlich von der ersten Wirbelschicht liogt, wobei die Wirbelschichten voneinander getrennt sind, jedoch dadurch miteinander i,n Verbindung stehen, daß Brennstoffteilchen von der ersten Wirbelschicht zur zweiten Wirbelschicht befördert werden, dadurch gekennzeichnet, daß Rauchgas von der substöchiornetrisch betriebenen ersten Wirbelschicht 11 in einem gemeinsamen Freiraum über den Wirbelschichten (11; 12) zur zweiten Wirbelschicht (12) gelenkt wird, die mit einem großen Luftüberschuß betrieben wird, um die Rauchgase der beidon Wirbelschichten (11; 12) effektiv zu mischen und um Teilchen aus dem Rauchgas der ersten Wirbelschicht (11) zur zweiten Wirbelschicht (12) zu führen, wobei eine Rückgewinnung von Wärmeenergie durch Wärmeaustausch nur von der zweiten Wirbelschicht erfolgt.
2. Vorfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilchenmaterial von der zweiten Wirbelschicht (12) am Boden der Schichten zur ersten Wirbelschicht (11) geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der ersten Wirbelschicht (11) durch Steuerung des Teilchenmaterialflusses zwischen den Wirbelschichten (11: 12) variiert wird.
4. Vorfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekonnzeichnet, daß Teilchenmaterial von der ersten Wirbelschicht (11) zur zweiten Wirbelschicht (12) überläuft.
5. Vorfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Staub, welcher aus dem Rauchgas von den beiden Wirbelschichten (11; 12) abgeschieden wird, wioder zur ersten Wirbelschicht (11) zurückgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftgeschwindigkeit in der ersten Wirbelschicht (11) betrachten größer als die Luftgeschwindigkeit in der zweiten Wirbelschicht (12) ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmerückgewinnung in der zweiten Wirbelschicht (12) dadurch gesteuert wird, daß die Höhe der Wirbelschicht (12) bezüglich eines Wärmeaustauschers (17) eingestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmerückgewinnung in der zweiten Wirbelschicht (12) dadurch gesteuert wird, daß der Temperaturwert in der Schicht eingestellt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff der ersten Wirbelschicht (11) von oben zugeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft mit Rauchgas gp.nischt der ersten Wirbelschicht (11) zugeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft der ersten Wirbelschicht (11) bei unterschiedlichen Werten zugeführt wird, wobei der Luftstrom am oberen Ende der Wirbelschicht (11) größer ist als am unteren Ende.
DD87306418A 1986-08-28 1987-08-27 Verfahren zur verbrennung fester brennstoffe DD266837A5 (de)

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