DE102004027845A1

DE102004027845A1 - Anordnung zum Abscheiden von Grobasche aus einem Rauchgasstrom

Info

Publication number: DE102004027845A1
Application number: DE102004027845A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr. Brüggendick; Kurt Orehovsky; Christoph Dr. Hagg
Original assignee: Porzellanfabrik Frauenthal GmbH; Steag Encotec GmbH
Current assignee: Porzellanfabrik Frauenthal GmbH; Steag Energy Services GmbH
Priority date: 2004-06-08
Filing date: 2004-06-08
Publication date: 2006-01-05
Also published as: US20050268584A1

Abstract

Die Anordnung zum Abscheiden von Grobasche aus einem Rauchgasstrom weist wenigstens ein Abscheidemodul (1) mit einer Mehrzahl von Durchgangskanälen (10) zum Durchtritt von Rauchgas auf. Jeder Durchgangskanal hat einen Querschnitt, der kleiner ist als der Querschnitt der abzuscheidenden Grobaschepartikel. Das Abscheidemodul ist als Block mit rasterartig nebeneinander angeordneten Durchgangskanälen (10) ausgebildet. Das Abscheidemodul besteht aus einem keramischen Material oder einem Sintermaterial hoher mechanischer Verschleißfestigkeit. Die Durchgangskanäle (10) haben einen etwa rechteckigen Querschnitt und verlaufen parallel zueinander.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Abscheiden von Grobasche aus einem Rauchgasstrom, mit wenigstens einem Abscheidemodul, das eine Mehrzahl von Durchlässen zum Durchtritt von Rauchgas aufweist, wobei jeder Durchlaß einen Querschnitt hat, der kleiner ist als ein Querschnitt der abzuscheidenden Grobaschepartikel, und mit einer Haltevorrichtung zur Halterung des Abscheidemoduls.
Bei Trockenfeuerungen von Kohlekraftwerken fällt Asche als trockener Staub an, der teilweise vom Rauchgasstrom mitgerissen wird. In Abhängigkeit von der Art der Kohle und der Temperaturverteilung innerhalb einer Brennkammer kann es zu örtlichen Überschreitungen des Ascheerweichungspunktes kommen. Dies führt dazu, daß die ursprünglich trockenen pulverförmigen Aschepartikel miteinander verkleben oder sogar zusammensintern. Die entstehenden Grobaschepartikel (Popkorn-Ash) können bekanntlich die Kanalwände von Entstickungs-Katalysatoren der Rauchgasreinigungseinrichtung verstopfen und/oder zu starken Druckabfällen im Katalysator, im nachgeschalteten Luftvorwärmer und/oder im Elektrofilter führen.

Aus der DE 102 27 639 A1 ist es bekannt, mit Hilfe einer Siebanordnung aus dem Rauchgasstrom Grobasche abzuscheiden, bevor sie den Katalysator erreicht. Die Siebanordnung ist dabei gegen die Wirkung einer Rückstellkraft aus einer Ruhestellung heraus auslenkbar. Der Rauchgasstrom unterliegt ständig geringfügigen Pulsationen, die ausreichen, an der Siebanordnung Bewegungen oder Vibrationen hervorzurufen. Dadurch werden die am Sieb abgeschiedenen Grobaschepartikel, soweit sie an der Siebfläche haften, abgeschüttelt.

Die Erfindung geht von der Feststellung aus, daß die Metallmaschen des bekannten Abscheidesiebes bei hohen Rauchgas-Strömungsgeschwindigkeiten erheblichen Abriebeffekten durch auf das Sieb auftreffende und durch das Sieb durchtretende Aschepartikel ausgesetzt sind. Aufgrund dieser Abrieb effekte entstehen Sieböffnungen, durch die Grobasche durchtreten kann und die Abscheidefunktion der Siebanordnung partiell aufgehoben wird. Daher müssen bekannte Abscheideanordnungen zur Erhaltung ihrer Abscheidewirkung überprüft, gewartet und ggf. ausgetauscht werden, wobei das Kraftwerk über kurz oder lang stillgelegt werden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Abscheideanordnung verschleißfester und wartungsfreundlicher zu gestalten.

Ausgehend von der Anordnung der eingangs genannten Art sieht die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe vor, daß das Abscheidemodul als Block aus rasterartig nebeneinander angeordneten Durchgangskanälen ausgebildet ist, wobei die Durchgangskanäle die Durchlässe bilden; und daß das Abscheidemodul eine Anströmseite aus einem keramischen Material oder einem Sintermaterial hoher mechanischer Verschleißfestigkeit aufweist.

Das in der erfindungsgemäßen Abscheideanordnung verwendete Abscheidemodul entfaltet eine mit dem bekannten Metallgitter vergleichbare Abscheidewirkung gegenüber den anfallenden Grobaschepartikeln. Die Öffnungsquerschnitte und die Rasterung der nebeneinander liegenden Kanäle können denjenigen der bekannten Metallsiebe entsprechen. Die Standfestigkeit eines mit Durchgangskanälen versehenen Blocks aus verschleißfestem keramischen Material oder verschleißfestem Sintermaterial ist vielfach höher als diejenige eines Metallsiebes, so daß die mechanische Abnutzung und der Verschleiß der neuen Abscheideanordnung drastisch herabgesetzt sind.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt in der einfachen und preiswerten Herstellung des Abscheidemoduls, und zwar insbesondere dann, wenn das Abscheidemodul als extrudierter keramischer Körper ausgebildet ist. Ein solcher Keramikkörper läßt sich einfach herstellen und auf die Sollänge der Durchgangskanäle beschneiden. Alternativ kann der keramische Körper auch als keramischer Preßkörper hergestellt werden.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Durchgangskanäle einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt haben.

Die Haltevorrichtung weist in bevorzugter Ausführungsform der Erfindung am Umfang des Abscheidemoduls angreifende Profilstücke auf, die zur einfachen Montage vorzugsweise so angeordnet sind, daß sie gemeinsam eine Einschubführung für das Abscheidemodul bilden.

In der Einbaulage der erfindungsgemäßen Abscheideanordnung sollen mehrere Abscheidemodul praktisch den gesamten Innenquerschnitt des Abgaskanals überspannen. Zu diesem Zweck sind vorzugsweise mehrere Abscheidemodul quer zur Strömungsrichtung über Profilstücke miteinander verbunden.

In einer einfachen und funktionsgerechten Ausführungsform sind die die Abscheidemodulen haltenden Profilstücke als Doppel-U-Profilstücke ausgebildet, die nach entgegengesetzten Seiten offene Aufnahmerinnen aufweisen.

Die neue Abscheideanordnung kann ähnlich der o.g. bekannten Siebanordnung gegen die Wirkung einer Rückstellkraft aus einer Ruhestellung heraus vom Rauchgasstrom auslenkbar sein. Der Auslenkhub der Abscheideanordnung kann durch einen Anschlag begrenzt sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Draufsicht auf eine Abscheideanordnung aus mehreren Abscheidemodulen, die in einer Haltevorrichtung rasterartig nebeneinander gehaltert sind, wobei die Ausbildung eines Abscheidemoduls dargestellt ist und die übrigen Modulen nur mit Umrißlinien veranschaulicht sind;
2A eine schematische Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A in 1;
2B eine schematische Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B in 1;
3 eine Detaildarstellung des in 1 genauer gezeigten Abscheidemoduls in vergrößertem Maßstab;
4 eine Schnittansicht gemäß IV-IV in 3; und
5 eine perspektivische Ansicht einer Abscheideanordnung aus sechs Abscheideeinheiten entsprechend 1, die zum Einbau in einer Ebene quer zum Gasstrom vorgesehen sind.
Die in 1 dargestellte Abscheideanordnung weist ein Raster aus in Spalten und Zeilen angeordneten Abscheidemodulen 1 und einer die Abscheidemodulen im wesentlich in einer Montageebene haltenden Haltevorrichtung 2 auf.
Die Haltevorrichtung 2 besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem rechteckigen Rahmen 20 und Profilstücken 21 bzw. 22, die gemäß Darstellung in den 2A und 4 als Doppel-U-Profilschienen ausgebildet sind. Die Doppel-U-Profile sind so ausgebildet und angeordnet, daß sie an einander gegenüberliegenden parallelen Umfangsseiten eines Abscheidemoduls 1 angreifen und paarweise einen Einschub für das Modul 1 bilden. Wie in 1 zu erkennen ist, sind mehrere Abscheidemodule 1 zwischen zwei Doppel-U-Profilschienen im Rahmen 20 gehalten und auf Stoß zusammengestellt.
Die Ausbildung jedes Abscheidemoduls 1 ist aus der Detaildarstellung gemäß 3 in Verbindung mit 4 zu erkennen. Das Abscheidemodul 1 ist als Block mit rasterartig nebeneinander angeordneten Durchgangskanälen 10 und letztere trennenden Kanalwänden 11 ausgebildet. Das Abscheidemodul besteht in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einem extrudierten Körper aus keramischem Material hoher mechanischer Verschleißfestigkeit. Die Querschnitte der Durchgangskanäle 10 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlich quadratisch und übereinstimmend. wesentlich ist, daß die Querschnitte der Durchgangskanäle kleiner sind als die Querschnitte der abzuscheidenden Grobaschepartikel, beispielsweise kleiner als etwa 5 mm. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Querschnitte auch nicht kleiner sein sollen als ca. 3 mm. Die Teilungen (Pitch) zwischen den benachbarten Kanalwänden 11 können zwischen 4 – 8 mm, vorzugsweise zwischen 4 und 5 mm liegen.
Gemäß der Darstellung in 5 sind mehrere Rahmen 20 mit jeweils einem Raster aus mehreren Abscheidemodulen 1 in einer Einbauebene quer zur Richtung Y der Rauchgasströmung, also in einer X-Z-Ebene angeordnet. Die Anordnung mehrerer Rahmen zu einem großflächigen Abscheidevorhang ist dabei vorzugsweise so gewählt, daß der an der Einbaustelle rechteckige Querschnitt des Rauchgaskanals möglichst vollständig von Abscheidemodulen 1 abgedeckt ist. Die Gesamtanordnung 24 aus sechs Rahmen 20 mit zugehörigen Abscheidemodulen 1 kann dabei im Rauchgaskanal auslenkbar, z.B. hängend und schwenkbar angeordnet sein, um die abgeschiedenen Grobaschepartikel in einen Abscheidetrichter abzuschütteln. Die Anordnung 24 kann in alternativer Ausführung aber auch im wesentlichen fest eingebaut sein, da davon ausgegangen werden kann, daß die Grobaschepartikel durch die pulsierenden Rauchgasströme und/oder unter Eigengewicht von ihren vertikalen Ablagerungsstellen abgeworfen werden. In alternativer Anordnung können aber auch gesonderte Luft- oder Dampfspüleinrichtungen, mechanische oder akustische Mittel (z.B. Schallreiniger) zum Abschütteln und Beseitigen der Grobaschepartikel vorgesehen sein.
Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind zahlreiche Abwandlungen möglich. So kann anstelle des in dem Ausführungsbeispiel beschriebenen und dargestellten regelmäßigen Rasters von Abscheidemodulen 1 und/oder Haltevorrichtungen 2 auch unregelmäßige Abscheidemodulen und/oder Öffnungskanäle 10 vorgesehen sein. In den 1 und 5 sind entlang der jeweils linken Spalte verkürzte Abscheidemodule 1A gezeigt, die den Innenraum des umgebenden Rahmens 20 linksseitig schließen und das ansonsten regelmäßige Modulraster innerhalb des Rahmens 20 zu einer geschlossenen Siebanordnung ergänzen.
Die an die Längsseite des Rahmens 20 anschließenden Profilsstücke 22 sind vorzugsweise als einfache U-Profile ausgebildet, da sie nur eine Spalte von Abscheidemodulen (z.B. 1A) zu haltern haben.
Die Durchgangskanäle 10 können auch andere als quadratische Querschnitte haben; beispielsweise können sie wabenförmig ausgebildet und angeordnet sein oder auch runde Querschnitte haben. wesentlich ist, daß die Anströmseite 23 (2B) aus einem keramischen Material oder einem Sintermaterial hoher mechanischer Verschleißfestigkeit besteht. Ein solches Material wird auch durch den ständigen Beschuß mit Staubpar tikeln nach Art eines Sandstrahlgebläses nur sehr geringfügig abgerieben. Im Prinzip würde es ausreichen, wenn die die Durchgangskanäle begrenzenden Wände 11 nur im Bereich ihrer Anströmkanten aus keramischem Material oder Sintermaterial hoher mechanischer Verschleißfestigkeit bestehen; wegen der einfachen Herstellungsmöglichkeit der Module als extrudierte keramische Körper ist es aber in der Regel zweckmäßig, das gesamte Abscheidemodul 1 einstückig aus demselben verschleißfesten keramischen Material herzustellen.

Claims

Anordnung zum Abscheiden von Grobasche aus einem Rauchgasstrom, mit wenigstens einem Abscheidemodul (1; 1A), das eine Mehrzahl von Durchlässen (10) zum Durchtritt von Rauchgas aufweist, wobei jeder Durchlaß einen Querschnitt hat, der kleiner ist als ein Querschnitt der abzuscheidenden Grobaschepartikel, und mit einer Haltevorrichtung (2; 24) zur Halterung des Abscheidemoduls, dadurch gekennzeichnet, daß das Abscheidemodul (1; 1A) als Block mit rasterartig nebeneinander angeordneten Durchgangskanälen (10) ausgebildet ist, wobei die Durchgangskanäle die Durchlässe bilden; und daß das Abscheidemodul an einer Anströmseite (23) aus einem keramischen Material oder einem Sintermaterial hoher mechanischer Verschleißfestigkeit besteht.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abscheidemodul (1) ein extrudierter keramischer Körper ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangskanäle (10) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt haben und parallel zueinander verlaufen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (2) am Umfang des Abscheidemoduls (1) angreifende Profilstücke (21, 22) aufweisen.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei an entgegengesetzten parallelen Umfangsseiten des Abscheidemoduls (1) angreifende Profilstücke (21) so angeordnet sind, daß sie gemeinsam eine Einschubführung für das Abscheidemodul bilden.
Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Abscheidemodule (1) über Profilstücke (21, 22) im wesentlichen in einer Abscheideebene gehalten sind.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Abscheidemodule (1) haltendenden Profilstücke (21) als Doppel-U-Profilstücke ausgebildet sind, die nach entgegengesetzten Seiten offene Aufnahmerinnen aufweisen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheideanordnung Mittel zum Ablösen von Grobasche jedes Abscheidemoduls (1) zugeordnet sind.