DE102010036749A1 - Method for reducing deposits in boilers, involves inserting fresh water in combustion chamber, particularly in proximity of boiler tube during current operation - Google Patents

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Abstract

The method involves inserting the fresh water in a combustion chamber, particularly in proximity of a boiler tube during the current operation. The water is already evaporated before entering in a boiler chamber. The water is injected through fixed inserted nozzles in the combustion chamber.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungssteigerung von Kesseln mit Wirbelschicht-Feuerung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a method for improving the performance of boilers with fluidized bed firing according to the preamble of the main claim.

Bei Kesseln mit Wirbelschicht-Feuerung tritt bei höheren Mineralstoffanteilen in der Kohle wesentlich häufiger eine Ablagerung an den Kesselwänden und insbesondere an den Kesselrohren auf, die schnell zu einer Leistungsminderung der Anlage führen. Folge sind häufige Stillstände zur Beseitigung der Anbackungen, die eine kontinuierliche Energieausbeute über längere Zeiträume verhindern.In boilers with fluidized bed firing occurs at higher mineral contents in the coal much more often a deposit on the boiler walls and in particular on the boiler tubes, which quickly lead to a reduction in performance of the system. The result is frequent stoppages to remove the caking, which prevent a continuous energy yield over long periods.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens soll eine Möglichkeit eröffnet werden, die Bildung von solchen Ablagerungen während des laufenden Betriebs wesentlich zu verringern oder, sofern sich solche bereits gebildet haben, diese zu beseitigen.By means of the method according to the invention, a possibility is to be opened to substantially reduce the formation of such deposits during operation or, if they have already formed, to eliminate them.

Bisher werden Anbackungen an Kesselwänden oder -rohren nach dem Auskühlen des Kessels mechanisch abgeschlagen oder durch erodierende Verfahren abgetragen.So far caking on boiler walls or pipes are mechanically knocked off after cooling the boiler or eroded by eroding processes.

Zur rauchgasseitigen Reinigung der Rohrbündel in mit Müll befeuerten Dampf- oder Heißwasserkesseln, und zwar der Gassen für den Durchtritt der Rauchgase zwischen den aus fluchtend angeordneten Rohren gebildeten Rohrreihen des Rohrbündels, wird beispielsweise in der CH 493815 A ein mechanisches Verfahren vorgeschlagen, bei dem senkrecht hängende und frei pendelnde Reinigungselemente, an den Rohren der Rohrbündel seitlich anliegend, durch die vertikalen Gassen zwischen benachbarten Rohrreihen hindurch in einer zu den Rohrachsen parallelen und vertikalen Ebene hin- und herbewegt werden. Durch diese Reinigungselemente werden außen an den Rohren durch Flugasche gebildete Ansätze bzw. Bärte von den Rohren mechanisch abgestreift, abgeschnitten oder abgesägt bzw. durch Aufbrechen von den Rohren entfernt.For flue gas-side cleaning of the tube bundles in garbage-fired steam or hot water boilers, namely the streets for the passage of the flue gases between the tubes arranged in alignment arranged tube rows of the tube bundle is, for example, in the CH 493815 A proposed a mechanical method in which the vertically suspended and freely oscillating cleaning elements, laterally adjacent to the tubes of the tube bundle, are reciprocated through the vertical lanes between adjacent tube rows in a direction parallel to the tube axes and vertical plane. By means of these cleaning elements, lugs or beards formed on the outside of the tubes by fly ash are mechanically stripped off from the tubes, cut off or sawed off or removed from the tubes by rupture.

Es ist ebenso bekannt, die Ablagerungen mittels Wasserlanzen, mit denen der Kesselraum durch Einspritzen von Wasser gereinigt werden kann, im noch relativ heißen Kessel abzulösen.It is also known to remove the deposits by means of water lances, with which the boiler room can be cleaned by injecting water in the still relatively hot boiler.

Gemäß DE 10 2004 027 254 A1 wird ein Lanzenbläser zur Reinigung von Konvektions- und Nachschaltheizflächen von thermischen Energieanlagen mit Wasser vorgestellt. Der Lanzenbläser umfasst wenigstens eine linear verfahrbare und dabei um seine Längsachse drehbare Lanze, die zwei Blasdüsen für den Austritt des Reinigungsmediums aufweist. Der Lanzenbläser umfasst ferner wenigstens einen Antrieb zur Realisierung der Verfahr- und Drehbewegung der Lanze. Dabei ist die Lanze als auf einem ortsfesten Kernrohr drehbar und verschiebbar angeordnetes Mantelrohr ausgebildet, das mit dem Kernrohr kommuniziert. Der Lanzenbläser zeichnet sich dadurch aus, dass das Kernrohr an eine Wasserzufuhr angeschlossen ist, über die das Mantelrohr und die Blasdüsen unmittelbar durch das Kernrohr mit Wasser als primares Reinigungsmittel beaufschlagt werden können.According to DE 10 2004 027 254 A1 A lance blower for cleaning convection and secondary heating surfaces of thermal energy systems with water is presented. The lance blower comprises at least one linearly movable lance which can be rotated about its longitudinal axis and has two blowing nozzles for the discharge of the cleaning medium. The lance blower further comprises at least one drive for realizing the movement and rotation of the lance. In this case, the lance is designed as a rotatable and displaceably arranged on a stationary core tube casing tube which communicates with the core tube. The lance blower is characterized in that the core tube is connected to a water supply via which the jacket tube and the blowing nozzles can be acted upon directly by the core tube with water as a primary cleaning agent.

Auch in der DD 226 061 A1 wird ein Verfahren und eine Anordnung zum Betrieb eines Wasserlanzenbläsers vorgeschlagen. Hierbei wird eine in einer Halterung befestigte Blasdüse mit einer Führungsvorrichtung gelenkt. Der Blasstrahl nach wird einer vorgegebenen Bahn über die Heizfläche der Brennkammer eines Dampferzeugers geführt. Dadurch wird diese gleichmäßig gereinigt.Also in the DD 226 061 A1 a method and an arrangement for operating a water lance blower is proposed. In this case, a blow nozzle fixed in a holder is guided by a guide device. The blowing jet is guided over a predetermined path over the heating surface of the combustion chamber of a steam generator. This will clean it evenly.

Bekannt sind weiterhin Verfahren, bei denen dem Verbrennungsprozess Wasser in flüssiger Form oder als Dampf zur Verbesserung der Wirbelausbildung zugeführt wird.Also known are methods in which the combustion process water is supplied in liquid form or as a vapor to improve the vortex formation.

So ist in der EP 0 610 944 B1 eine zirkulierende Wirbelschichtfeuerung beschrieben, die eine Wirbelschicht-Brennkammer mit vertikaler Ausrichtung und wesentlich rechteckigem Querschnitt, Mittel zur Rezirkulierung von fluidisiertem Feststoff durch die Brennkammer, einen Abscheider und eine Gasverschluss-Verbindung zur Abscheidung von Feststoff aus Feuergasen und Rückführung desselben zum unteren Teil der Brennkammer und eine Vielzahl Fluid-Einspritzdüsen umfasst. Die Fluid-Einspritzdüsen sind rings um die Wände der Brennkammer angeordnet und dienen zur Einspritzung eines Fluids in die Brennkammer. Die Feuerung soll des Weiteren eine Hochdruckdampfquelle für die Einspritzung von Dampf mit hoher Geschwindigkeit durch die Düsen aufweisen, von denen zumindest vier Düsen für die Einspritzung von Dampf einwärts von jeder Seitenwand der Brennkammer ausgerichtet sind.So is in the EP 0 610 944 B1 a circulating fluidized bed combustor comprising a fluidized bed combustor of vertical orientation and substantially rectangular cross section, means for recirculating fluidized solids through the combustor, a separator and a gas seal connection for separating solid from flue gases and returning it to the lower part of the combustor and a plurality of fluid injectors. The fluid injectors are arranged around the walls of the combustion chamber and serve to inject a fluid into the combustion chamber. The furnace is also to include a high pressure steam source for high velocity steam injection through the nozzles, at least four of which are aligned for injecting steam inwardly from each side wall of the combustion chamber.

Diese Düsen dienen zur Verbesserung der Vermischung von Gasen und Feststoff in der Brennkammer, indem sie eine kreisförmige Strömung zirkulierenden Materials in der Brennkammer erzeugen, wenn es aufwärts durch die Kammer fließt.These nozzles serve to enhance the mixing of gases and solids in the combustion chamber by creating a circular flow of circulating material in the combustion chamber as it flows upwardly through the chamber.

Durch Einspritzen eines Reaktionsmittels soll weiterhin ermöglicht werden, eine Verminderung der Stickoxidkonzentration zu erreichen.By injecting a reagent should continue to be made possible to achieve a reduction of the nitrogen oxide concentration.

Die in der EP 0 928 399 B1 beschriebene Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Verbrennungseinheit mit einer Vorrichtung zur Herabsetzung der Konzentration von Stickstoffoxiden in Rauchgasen, die durch die Verbrennung von kohlenstoffhaltigem Brennstoff in Brennräumen produziert werden. Dabei soll ein Reduktionsmittel in den Brennraum durch Injektionsmittel, die in den internen Wärmeübertragungsflächen angeordnet sind, eingespritzt werden.The in the EP 0 928 399 B1 The invention relates to a method and a combustion unit with a device for reducing the concentration of nitrogen oxides in flue gases produced by the combustion of carbonaceous fuel in combustion chambers. It is intended that a reducing agent in the combustion chamber by injection, which in the internal Heat transfer surfaces are arranged to be injected.

Auch beim in der DE 699 19 424 T2 (entsprechend der EP 0 936 405 B1 ) vorgestellten Kessel mit zirkulierender Wirbelschicht soll durch Einleiten des Reaktionsmittels die Stickoxidkonzentration vermindert werden. Dazu wird in einer Leitung, die den Verbrennungsraum und einen Absetzzyklon verbindet, ein Reaktionsmittel, das die Stickoxide reduzieren kann, in den Gasstrom eingeleitet werden. Die Erfindung schlägt konkret vor, dass der obere Teil des Tauschers eine Leitung für den Strom von Partikeln und von Gas bildet, die sich in einer Längsrichtung erstreckt, und dass das Mittel zum Einleiten des Reaktionsmittels wenigstens ein Rohr umfasst, das in dem oberen Teil des äußeren Tauschers in der Weise angeordnet ist, dass das Reaktionsmittel in Längsrichtung der Leitung und mit dem Strom mitlaufend eingeleitet wird.Also in the DE 699 19 424 T2 (according to the EP 0 936 405 B1 ) presented boiler with circulating fluidized bed should be reduced by introducing the reagent, the nitrogen oxide concentration. For this purpose, in a line connecting the combustion chamber and a Absetzzyklon, a reagent which can reduce the nitrogen oxides, are introduced into the gas stream. Specifically, the invention proposes that the upper part of the exchanger forms a conduit for the flow of particles and of gas extending in a longitudinal direction, and in that the means for introducing the reaction means comprises at least one tube located in the upper part of the external exchanger is arranged in such a way that the reaction medium is introduced in the longitudinal direction of the line and with the current concurrently.

Keine der zitierten Schriften verspricht jedoch eine Verminderung von Ablagerungen.However, none of the cited writings promises a reduction of deposits.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verfahren zur Verminderung von Ablagerungen, insbesondere auf den Kesselrohren, in Kesseln mit Wirbelschicht-Feuerung vorzuschlagen, bei dem hierdurch bedingte Betriebsunterbrechungen weitestgehend vermieden werden können.The object of the invention is thus to propose a method for reducing deposits, in particular on the boiler tubes, in boilers with fluidized bed combustion, in the case of this conditional business interruptions can be largely avoided.

Gleichzeitig soll die Leistungsfähigkeit des Kessels durch das Verfahren über längere Zeiträume erhalten werden.At the same time, the efficiency of the boiler is to be maintained by the process over longer periods of time.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.According to the invention this object is achieved by a method according to the features of the main claim.

Dazu wird vorgeschlagen, dass zur Verminderung von Ablagerungen in Kesseln mit Wirbelschicht-Feuerung während des laufenden Betriebes Frischwasser in den Brennraum, insbesondere in die Nähe der Kesselrohre eingespritzt wird.For this purpose, it is proposed that fresh water be injected into the combustion chamber, in particular in the vicinity of the boiler tubes to reduce deposits in boilers with fluidized bed combustion during operation.

Dazu kann das Wasser über fest eingebaute Düsen in den Brennraum oder über bekannte Wasserlanzen eingespritzt werden. Dabei wird das Wasser aufgrund der vorherrschenden Temperaturen im Kesselraum unmittelbar in den gasförmigen Zustand übergehen.For this purpose, the water can be injected via permanently installed nozzles in the combustion chamber or via known water lances. The water will pass directly into the gaseous state due to the prevailing temperatures in the boiler room.

Hierbei ist es vorteilhaft, wenn das Wasser erst unmittelbar nach dem Eintritt in den Kesselraum verdampft. Beim Einsatz von tiefer in den Kesselraum hineinragenden Wasserlanzen wird es allerdings schwer zu vermeiden sein, dass zumindest Teile des eingespritzten Wassers bereits in dieser Wasserlanze verdampfen.It is advantageous if the water evaporates only immediately after entering the boiler room. However, when using water lances projecting deeper into the boiler room, it will be difficult to avoid that at least parts of the injected water evaporate already in this water lance.

Durch die schlagartige Verdampfung und Überhitzung des Wasserdampfes dehnt sich dieser explosionsartig aus und erreicht zusammen mit den mitgerissenen Partikeln der Wirbelschicht enorme Geschwindigkeiten. Beim Auftreffen auf die Kesselrohre entwickelt dieser partikelhaltige Gasstrom eine hohe abrasive Wirkung, wodurch angesetzte Schlackepartikel abgelöst und ins Wirbelbett übernommen werden.Due to the sudden evaporation and overheating of the water vapor, it expands explosively and, together with the entrained particles of the fluidized bed, reaches enormous speeds. When hitting the boiler tubes, this particle-containing gas stream develops a high abrasive effect, which removes attached slag particles and takes them into the fluidized bed.

Damit ist es möglich, im Umfeld jeder Düse oder Wasserlanze die Oberfläche der Kesselrohre von Belagansätzen zu befreien.This makes it possible, in the environment of each nozzle or water lance, to free the surface of the boiler tubes from deposits.

Wie leicht vorstellbar, kann hiermit jeweils nur ein kleinerer Abschnitt der Kesseloberflächen behandelt werden, da bei gleichzeitiger Behandlung der gesamten Kesseloberfläche zum einen eine zu starke Abkühlung des Wirbelbettes auftreten würde und andererseits die entstehende Dampfmenge zu einer nicht vertretbaren Druckerhöhung im Kessel führen würde.As can easily be imagined, only a small portion of the boiler surfaces can be treated here in each case, since with simultaneous treatment of the entire boiler surface on the one hand too strong cooling of the fluidized bed would occur and on the other hand, the resulting amount of steam would lead to an unacceptable pressure increase in the boiler.

Deshalb schlägt die Erfindung vor, das Wasser programmgesteuert in vorgegebene Bereiche des Brennraumes einzuspritzen.Therefore, the invention proposes to spray the water programmatically in predetermined areas of the combustion chamber.

Ein weiterer positiver Effekt ist, dass sich durch den zusätzlich im Verbrennungsraum entstehenden Wasserdampf das Volumen der Kesselabgase deutlich erhöhen lässt, was sich bei einer nachgeschalteten Abgasturbine wiederum in einer höheren Leistung niederschlägt.Another positive effect is that the volume of boiler exhaust gases can be significantly increased by the additional steam produced in the combustion chamber, which in turn is reflected in a higher output in a downstream exhaust gas turbine.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment.

Ein Bensonkessel mit ca. 1350 qm Kesselheizfläche ist im Abstand von ca. 80 cm mit einzeln ansteuerbaren Wasserdüsen in den Heizflächen ausgerüstet. Die Düsen werden kontinuierlich, nacheinander mit jeweils ca. 100 l/min Wasser für einen Zeitraum von 1–5 min beaufschlagt. Dadurch werden Ablagerungen auf den Kesselrohren weitestgehend entfernt, bevor sie zur Beeinträchtigung der Kesselleistung führen können.A Benson boiler with approx. 1350 m² boiler heating surface is equipped with individually controllable water nozzles in the heating surfaces at a distance of approx. 80 cm. The nozzles are applied continuously, successively with approximately 100 l / min of water for a period of 1-5 min. As a result, deposits on the boiler tubes are largely removed before they can lead to impairment of the boiler output.

Damit wird eine wesentliche Verlängerung der Wartungszeiträume erreicht.This achieves a substantial extension of the maintenance periods.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 102004027254 A1 [0007] DE 102004027254 A1 [0007]
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  • EP 0928399 B1 [0013] EP 0928399 B1 [0013]
  • DE 69919424 T2 [0014] DE 69919424 T2 [0014]
  • EP 0936405 B1 [0014] EP 0936405 B1 [0014]

Claims (6)

Verfahren zur Verminderung von Ablagerungen in Kesseln mit Wirbelschicht-Feuerung bei gleichzeitiger Leistungssteigerung, dadurch gekennzeichnet, dass während des laufenden Betriebes Frischwasser in den Brennraum, insbesondere in die Nähe der Kesselrohre eingebracht wird.Process for reducing deposits in boilers with fluidized bed combustion with simultaneous increase in performance, characterized in that during operation fresh water is introduced into the combustion chamber, in particular in the vicinity of the boiler tubes. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser bereits vor Eintritt in den Kesselraum verdampft wird.A method according to claim 1, characterized in that the water is already evaporated before entering the boiler room. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser während des Eintritts in den Kesselraum verdampft wird.A method according to claim 1, characterized in that the water is evaporated during the entry into the boiler room. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser über fest eingebaute Düsen in den Brennraum eingespritzt wird.A method according to claim 2 or 3, characterized in that the water is injected via permanently installed nozzles in the combustion chamber. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser über bekannte Wasserlanzen eingespritzt wird.A method according to claim 2 or 3, characterized in that the water is injected via known water lances. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser programmgesteuert in vorgegebene Bereich des Brennraumes eingespritzt wird.A method according to claim 4 or 5, characterized in that the water is injected program-controlled in a predetermined region of the combustion chamber.
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