DD267778A1 - Verfahren und vorrichtung zum anfahren von wirbelschichtfeuerungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anfahren von Wirbelschichtfeuerungen und die dazugehoerige Vorrichtung und ist fuer die Nutzung von ausschliesslich Kohlenstaub als Brennmaterial vorgesehen. Dabei wird in einer Anfahrbrennkammer ein Kohlenstaub-Luft-Gemisch durch eine Gluehkerze geringer Leistung elektrisch gezuendet und mit einem Freistrahl, dessen Kern einen ueberwiegenden Anteil noch unverbranntem Kohlenstaub enthaelt, unter Verdrallung in den Bereich der wirbelnden Bettmassen geleitet. Dadurch erfolgt die Bettmaterialaufheizung nicht nur durch die Rauchgase, sondern zugleich von innen heraus durch die vollstaendig ausbrennenden Kohlenstaubpartikel des Freistrahlkernes. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Anfahren von Wirbelschichtfeuerungen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Sie ist für die Nutzung von ausschließlich Kohlenstaub, vorzugsweise Braunkohlenstaub, als Brennmaterial vorgesehen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bereits bekannt, zur Erzielung geringer Anfahrzeiten heiße Rauchgase von Zundbrennern in die Wirbelschicht zu leiten (DE-OS 3030215, DD-PS 248641). Dazu bedarf es jedoch zusätzlicher teurer Zündbrennstoffe wie Öl oder Gas. Außerdem ist dor Aufwand durch sogrnentierte Anströmböden oder zusätzliche Heiz- und Kühlluftleitungen zwischen Zündbrennermantel und Düsenboden hoch.

Mit einer weiteren Lösung (DD-PS 250361) ist versucht worden, den Einsatz der zusätzlichen Zündbrennstoffe zu vermeiden, indem eine separate Zündfeuerung als Anfahrstufe der Hauptwirbelschichtfeuerung vorgeschaltet wird und mit dieser über eine Bettmasse-Ablaßleitung verbunden ist. Der hierbei betriebene ausrüstungsseitige Aufwand erweist sich jedoch als sehr hoch.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung bezweckt, bei Vermeidung zusätzlicher Zündbrennstoffe mit geringerei η Aufwand ein zügiges Anfahren einer Wirbelschichtfeuerung zu erreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfachere Weise das Anfahren einer Wirbelschichtfeuerung zeitgünstig und funktionssicher zu gewährleisten und zugleich Voraussetzungen für eine Teillaststabilisierung zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren vorgesehen, wonach ein Kohlenstaub-Luft-Gemisch in einer Anfahrbrennkammer elektrisch gezündet und mit einem Freistrahl, dessen Flammenkern einen überwiegenden Anteil noch unverbranntem Kohlenstaub enthält, unter Verdrallung in den Bereich der wirbelnden Bettmasse des Wirbelschicht^ ennraumes geleitet wird. Dabei wird Primärluft aus der Kohlenstaubförderung bereitgestellt, während Sekundärluft über einen Kühlschleier an der Brennkammerwand dieser Verbrennung zugeführt wird.

Die Wirbeliuft im Wirbelschichtbrennraum schließlich fließt der Freistrahlflamme als Tertiärverbrennungsluft zu. Dabei weist die Freistrahlflamme am Auscöng der Anfahrkammer ein Temporaturprofil auf, das von innen 500⁰C nach außen auf bis zu 125O⁰C einstellbar ist. Die iw durchführung des Verfahrens erforderliche Vorrichtung ist solchermaßen, daß als Anfahrbrennkammer mindestens eine Kohlenstaubbrennkammer der An verwendet wird, bei der der überwiegende Teil des Ausbrandes erst nach Brennkammeraustritt erfolgt. Dies gewährleistet eine sogenannte „abgeschnittene Brennkammer", die in Abhängigkeit von der Brennstabbeladung entcorechend eines Längen-Durchmesser-Verhältnisses verkürzt ausgebildet ist. Das zentral eingeblasene und verdrallte Kohlenstaul -Luft-Gemisch wird in dieser Brennkammer von verdrallter Sekundärluft überlagert, wobei diese Sekundärluft zuvor in einerr Ringraum tangential so geführt ist, daß sich ein Kühlschleiureffekt einstellt.

Zur Zündung des Gemisches ragt eine handelsübliche Glühkerze in die Brennkammer, die infolge der dort herrschenden Rezirkulationsbedingungen auf ein günstiges zündfähiges Gemisch in ihrer Anströmebene trifft und dadurch nur geringer elektrischer Zündloistung bedarf. Diese Anfahrbrennkammer ist in den Bereich der Wirbelschicht gerichtet. Dort führen einerseits die Rauchgase zur Aufwärmung. Andererseits ergibt sich noch ein zusätzlicher Effekt dadurch, daß im Kern der Freistrahlf lammo zwar bereits gezündete oder beim verwirbelten Durchlaufen der Flamme sich entzündende, aber noch nicht ausgebrannte Kohlenstaubpartikel in größerer Menge in die Wirbelschicht gelangen, sich dort untermischen und dabei orst vollständig ausbrennen, was mit günstig langen Verweilzeiten in der Wirbelschicht verbunden ist, so daß sich das Bettmaterial und die Brennraumwandungen zügig und gleichmäßig ohne zusätzliche Maßnahmen auf die erforderliche Temperatur aufwärmen können, bei der dann eine Eigenzündung des auf übliche Weise zugeführten Brennstoffes erfolgen kann. Eine weitere, besonders zur Teillaststabilisierung zweckmäßige Maßnahme sieht nach der Erfindung vor, daß weitere solche Anfahrbrennkammern in die Wirbelschicht gerichtet sind und die Glühkerzen aller Anfahrbrennkammern mittels Temperaturfühler, die sich im Wirbolschichtbrennraum befinden, abgeschaltet werden können, so daß unter Teillastbedingungen der Kohlenstaub direkt in die für diesen zündgünstigen Brennstaub noch zündfähige Wirbelschicht bläst.

Ausführungsbekjplel

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles näher dargestellt und beschrieben. Dieses Beispiel ist auf die zweckmäßige Anwendungsform in einer zirkulierenden Wirbelschicht bezogen, wobei sich die tatsächlichen Anwendungsmöglichkeiten jedoch nicht darauf beschränken.

In der Zeichnung ist eine schematische Darstellung gegeben. Daraus geht hervoi, daß in den Wirbelschichtbrennraum 1 eines nicht näher gozeigten Dampferzeugers eine Wirbelluftzuleitung 4 von unten herangeführt wird, wo sie über die Düsen des Wirbelbodens 3 Wirbelluft zur Hervorbringung und Aufrechterhaltung der Wirbelschicht 2 zuführt. In diesen Wirbelschichtbrennraum münden weiterhin eine Brennstoffzuführung 5, durch die der Wirbelschicht 2 in üblicher Weise Brennstoff zugeleitet wird, und eine Bettmaterialzuführung 6 zur Auffüllung und Regenerierung des Wirbelbettmaterials. Weiterhin ist eine Öffnung am Wirbelschichtbrennraum 1 vorgesehen, an die eine Anfahrkammer 7 so angeflanscht ist, daß sie schräg von oben mit ihrem Austritt in die Wirbelschicht 2 gerichtet ist. Diese Anfahrkammer 7 ist in Richtung ihrer Achse mit einer Zuführung 7 u des Kohlenstaub-Förderluft-Gemisches versehen und weist an ihrem Mantel die Sekundärluftzuführung 7 b auf. Außerdem engt eine elektrisch gespeiste Glühkerze 8 in den Brennraum der Anfahrkammer 7. Die Funktion der Erfindung ist wie folgt:

Im Wirbelschichtbrennraum 1 wird das Bettmaterial mittels der von der Wirbelluftzuführung 4 durch die Düsen des Wirbelbodens 3 einströmenden Wirbelluft aufgewirbelt, so daß die Wirbelschicht 2 entsteht, wobei Brennstoff durch die Brennstoffzuführung 5 und erforderlichenfalls Bettmaterial durch die Bettmaterialzuführung 6 zugeleitet werden. Zum Anfahren der Wirbelschichtfeuerung wird die Anfahrbronnkammer 7 in Betrieb gesetzt. Dabei wird ein Kohlenstaub-Förderluft-Gemisch durch die Zuführung 7a verdrallt eingeblasen, wobei die Förderluft zugleich die Primärverbrennungsluft bildet. In der Kammer kommt noch Sekundärluft hinzu, die aus der Sekundärluftzuführung 7 b zufließt, einen Kühlschloier an den Brennrohrwänden bildet und verdrallt auf das Primärluft-Kohlenstaub-Gemisch trifft.

Die Zündung erfolgt mittels der handelsüblichen Glühkerze 8, wobei nur eine geringe elektrische Zündleistung erforderlich ist, um das Kohlenstaub Luft-Gemisch zum Brennen zu bringen. Dabei erfolgt nur der geringere Teil des Ausbrandes in der Anfahrbrennkammer 7, während die Flamme eines Freistrahles 9, dessen Flammenkern 9a noch einen überwiegenden Anteil unverbrannten Kohlenstaub enthält, in die Wirbelschicht 2 hineinführt. Dort bildet die Wirbelluft zugleich die für den vollständigen Ausbrand erforderliche Tertiärluft. Die so verdrallt eingeblasenen, bereits gezündeten oder sich im Stadium der Zündung befindlichen Kohlenstaubteilchen vermischen sich sofort durchgängig mit dem aufgewirbelten Bettmaterial der Wirbelschicht 2 und brennen dort vollständig aus. Damit wird das Bettmaterial der Wirbelschicht 2 nicht nur von den Rauchgasen der Anfahrbrennkammer 7 aufgewärmt, sondern es erfolgt zugleich eine Aufheizung von innen heraus durch die in der Wirbelschicht 2 verweilenden und dort zum durchgehenden Ausbrand kommenden Kohlenstaubpartikel aus dem Flammenkern 9a des Freistrahles 9. Das gewährleistet, daß die Wirbelschicht 2 innerhalb kurzer Zeit die erforderliche Temperatur aufweist, um selbst für den durch die Brennstoffzuführung 5 eingebrachten Brennstoff zündfähig zu sein. Damit kann die Anfahrbrennkammer 7 vollständig abgeschaltet werden.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zum Anfahren von Wirbelschichtfeuerungen, wobei ein aus mindestens einer Anfahrbrennkammer erzeugter Rauchgasstrom in den Brennraum gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kohlenstaub-Luft-Gemisch in der Anf&hrbrennkammer (7) elektrisch gezündet und mit einem Freistrahl (9), dessen Flammenkern (9a) einen überwiegenden Anteil noch unverbrannten Kohlenstaub enthält, unter Verdrallung in den Bereich der wirbelnden Bettmasse des Wirbelschichtbrennraumes (1) geleitet wird und daß die Wirbelluft der Flamme des Freistrahles (9) als Verbrennungsluft zufließt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flamme des Freistrahles (9) am Austritt der Anfahrbrennkammer (7) ein Temperaturprofil aufweist, das von innen 500⁰C nach außen auf bis zu 1250⁰C einstellbar ist.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Anfahrbrennkammer (7) mindestens eine Kohlenstaubbrennkammer der Art, bei der der überwiegende Teil des Ausbrandes erst nach Brennkamrneraustritt erfolgt, in den Bereich der Wirbelschicht (2) gerichtet ist und daß diese Anfahrbrennkammer (7) eine Glühkerze (8) zum Zünden des Kohlenstaub-Luft-Geinisches von der Zuführung (7a) aufweist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Anfahrbrennkammern (7) in die Wirbelschicht (2) gerichtet sind und die Glühkerzen (8) aller Anfahrbrennkammern (7) mittels

   'Temperaturfühler, die sich im Wirbelschichtbrennraum (1) befinden, abschaltbar sind.