DE102012107980A1 - Power plant for the use of heat energy contained in steam and method for controlling it - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Kraftwerk (200) zur Nutzung von in Dampf enthaltener Wärmeenergie vorgeschlagen, mit einem von einer ersten Dampfturbine (207) angetriebenen elektrischen Stromgenerator (201) und einem mit einer Dampfauslassseite (227) der ersten Dampfturbine (207) fluidleitend verbundenen, zur Aufnahme von Abdampf und zur Bereitstellung von Heizwärme ausgebildeten Wärmetauscher (215), wobei das Kraftwerk (200) eine zweite Dampfturbine (212) aufweist, die zur mechanischen Beaufschlagung des Stromgenerators (201) mit einer von der ersten Dampfturbine (207) angetriebenen Welle (204, 206) abkoppelbar verbunden ausgebildet ist und mit einer Auslassseite mit dem Wärmetauscher (215) fluidleitend verbunden ist und der Wärmetauscher zur Bereitstellung von Warmwasser ausgebildet ist.The invention relates to a power plant (200) for using thermal energy contained in steam, with an electric power generator (201) driven by a first steam turbine (207) and a fluidly connected to a steam outlet side (227) of the first steam turbine (207) Steam and heat exchanger (215) designed to provide heating energy, the power plant (200) having a second steam turbine (212) which is used to mechanically act on the power generator (201) with a shaft (204, 207) driven by the first steam turbine (207). 206) is designed such that it can be uncoupled and is connected to the heat exchanger (215) in a fluid-conducting manner on an outlet side and the heat exchanger is designed to provide hot water.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftwerk zur Nutzung von in Dampf enthaltener Wärmeenergie, mit einem von einer ersten Dampfturbine angetriebenen elektrischen Stromgenerator und einem mit einer Dampfauslassseite der ersten Dampfturbine fluidleitend verbundenen, Abdampf aufnehmenden und zur Bereitstellung von Heizwärme ausgebildeten Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftwerks nach dem Oberbegriff des Anspruchs 18. The present invention relates to a power plant for the use of heat energy contained in steam, with a driven by a first steam turbine electric power generator and a fluid outlet connected to a steam outlet side of the first steam turbine, receiving exhaust steam and designed to provide heat to heat exchanger according to the preamble of
Ein effektives Management der Energiewirtschaft setzt einen rationellen Umgang mit Energieressourcen voraus. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise die Kraft-Wärme-Kopplung bekannt geworden, bei der eine Wärmeenergie in mechanische Arbeit umsetzende Einrichtung beispielsweise mit Verbrennungsgasen aus einer Brennkammer beaufschlagt wird und die Wärmeenergie auch zur weiteren Verwendung einem Wärmeverbraucher zugeführt wird. An effective management of the energy industry requires a rational use of energy resources. In this context, for example, the combined heat and power has become known, in which a heat energy is applied to mechanical work implementing device, for example with combustion gases from a combustion chamber and the heat energy is also supplied to a heat consumer for further use.
Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise anhand der
Eine weitere Anlage zur Kopplung von Kraft und Wärme ist anhand der
Es sind auch bereits mittels Dampf betriebene Kraftwerksanlagen bekannt geworden, die Heißdampf-Dampfturbinen besitzen, welche vom Heißdampf zu sehr hohen Drehzahlen der Turbinenwellen angetrieben werden. Wenn eine solche, mit hoher Drehzahl arbeitende Dampfturbine einen elektrischen Stromgenerator antreibt, wird zwischen der Abtriebswelle der Turbine und der Eingangswelle des Generators regelmäßig ein Getriebe angeordnet, welches die Drehzahl der Turbinenwelle auf die von der Generatorwelle benötigte Drehzahl reduziert. Mit dem Getriebe wird hohe Leistung umgesetzt, weshalb solche Getriebe regelmäßig mittels Kühlöl gekühlt werden müssen. Die Verwendung von Kühlöl im Bereich einer Kraftwerksanlage bringt zwangsweise eine Brandgefahr mit sich, weshalb der Kühlanlagenbereich einer solchen Kraftwerksanlage in eigenständigen Gebäuden untergebracht werden muss, die vom Raum, in dem sich die Brennkammer zur Dampferzeugung befindet, getrennt sein müssen. Dies erfordert einen hohen Platzbedarf, so dass sich daraus die Folge ergibt, dass eine solche Technologie im Bereich von Kleinkraftwerken, die für die Anwendung in Handwerk und Industrie geeignet sind, nicht verwendet werden kann. There are already known steam-powered power plants, which have superheated steam turbines, which are driven by superheated steam at very high speeds of the turbine shafts. When such a high-speed steam turbine drives an electric power generator, a transmission is regularly arranged between the output shaft of the turbine and the input shaft of the generator, which reduces the speed of the turbine shaft to the speed required by the generator shaft. With the transmission, high performance is implemented, which is why such transmissions must be cooled regularly by means of cooling oil. The use of cooling oil in the area of a power plant inevitably brings with it a fire hazard, which is why the cooling system area of such a power plant must be housed in separate buildings, which must be separated from the room in which the combustion chamber for generating steam. This requires a large amount of space, with the result that such a technology can not be used in the area of small power plants that are suitable for use in trade and industry.
Zudem sorgt das zwischen der Turbinenwelle und der Generatorwelle benötigte Getriebe für eine Geräuschbelastung, die wiederum Schallschutzmaßnahmen notwendig macht. In addition, the transmission required between the turbine shaft and the generator shaft ensures a noise level, which in turn makes soundproofing measures necessary.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Kraftwerk zur Nutzung von in Dampf enthaltener Wärmeenergie bereitzustellen, welches die genannten Nachteile vermeidet und zur Verwendung in Handwerk und Industrie geeignet ist und hinsichtlich der Installation einen geringen Platzbedarf aufweist. Darüber hinaus soll das zu schaffende Kraftwerk mit Dampf von unterschiedlichen Druck- und Temperaturniveaus zu betreiben sein. Zudem soll ein Verfahren zur Steuerung eines solchen Kraftwerks bereitgestellt werden. Proceeding from this, the present invention, the object of providing a power plant for the use of thermal energy contained in steam provide, which avoids the disadvantages mentioned and is suitable for use in craft and industry and has a small footprint in terms of installation. In addition, the power plant to be created to operate with steam from different pressure and temperature levels. In addition, a method for controlling such a power plant is to be provided.
Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe hinsichtlich des Kraftwerks die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben. Darüber hinaus weist die Erfindung hinsichtlich des Verfahrens die im Anspruch 18 angegebenen Merkmale auf, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon in den weiteren Ansprüchen beschrieben sind. The invention has to solve this problem with respect to the power plant to the features specified in
Die Erfindung schafft ein Kraftwerk zur Nutzung von in Dampf enthaltener Wärmeenergie, mit einem von einer ersten Dampfturbine angetriebenen elektrischen Stromgenerator und einem mit einer Dampfauslassseite der ersten Dampfturbine fluidleitend verbundenen, zur Aufnahme von Abdampf und zur Bereitstellung von Heizwärme ausgebildeten Wärmetauscher und einer zweiten Dampfturbine, die zur mechanischen Beaufschlagung des Stromgenerators mit einer von der ersten Dampfturbine angetriebenen Welle abkoppelbar verbunden ausgebildet ist und mit einer Fluidauslassseite mit dem Wärmetauscher fluidleitend verbunden ist und der Wärmetauscher zur Bereitstellung von Warmwasser ausgebildet ist. The invention provides a power plant for the use of heat energy contained in steam, with an electric power generator driven by a first steam turbine and a fluidically connected to a steam outlet side of the first steam turbine, for receiving exhaust steam and for providing heating heat formed heat exchanger and a second steam turbine, the for the mechanical loading of the power generator with a driven by the first steam turbine shaft is coupled coupled and is fluidly connected to a fluid outlet side with the heat exchanger and the heat exchanger is designed to provide hot water.
Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass das erfindungsgemäße Kraftwerk eine erste Dampfturbine aufweist, die beispielsweise mittels Dampf aus einer Feuerungsanlage betrieben werden kann und über den damit verbundenen elektrischen Stromgenerator Strom erzeugen kann, der beispielsweise in Industrie und Handwerk eingesetzt werden kann. Bei der Feuerungsanlage kann es sich um eine Feuerung handelt, mit der, wie dies nachfolgend noch ausgeführt werden wird, holzartige verklumpte Holzbrennwerkstoffe verfeuert werden können, die beispielsweise in der Holzverarbeitungsindustrie anfallen. In other words, this means that the power plant according to the invention has a first steam turbine which can be operated, for example, by means of steam from a firing system and can generate electricity via the associated electric power generator, which can be used, for example, in industry and trade. The firing plant may be a furnace with which, as will be explained below, woody lumpy wood fuels can be fired, such as those found in the woodworking industry.
Die erste Dampfturbine besitzt einen Auslass für Abdampf, der mit einem Wärmetauscher verbunden ist, so dass der von der ersten Dampfturbine stammende Abdampf zur Bereitstellung von Heizwärme mittels des Wärmetauschers verwendet werden kann, also beispielsweise für die Erzeugung von Fernwärme. Zusätzlich zu der ersten Dampfturbine weist das erfindungsgemäße Kraftwerk eine zweite Dampfturbine auf, die zur mechanischen Beaufschlagung, also zum Antrieb, der Stromgenerators mit der Welle verbunden ist, mit der auch die erste Dampfturbine mit dem Stromgenerator gekoppelt ist. Die zweite Dampfturbine kann aus dem Verbund von Stromgenerator und erster Dampfturbine abgekoppelt werden und besitzt einen Fluidauslass, der ebenfalls mit dem Wärmetauscher fluidleitend verbunden ist und der Wärmetauscher ist auch zur Bereitstellung von Warmwasser ausgebildet. The first steam turbine has an outlet for exhaust steam, which is connected to a heat exchanger, so that the originating from the first steam turbine exhaust steam can be used to provide heat by means of the heat exchanger, so for example for the generation of district heating. In addition to the first steam turbine, the power plant according to the invention has a second steam turbine, which is connected to the mechanical impingement, that is to drive, the power generator with the shaft, with which also the first steam turbine is coupled to the power generator. The second steam turbine can be decoupled from the composite of the power generator and the first steam turbine and has a fluid outlet, which is also fluidly connected to the heat exchanger and the heat exchanger is also designed to provide hot water.
Die erfindungsgemäße Konfiguration macht es also möglich, mit dem von der oben beispielsweise genannten Feuerungsanlage bereitgestellten Dampf die erste Dampfturbine und die zweite Dampfturbine zu beaufschlagen oder in Abhängigkeit beispielsweise der Menge oder der Temperatur oder des Druckes des bereitgestellten Dampfes nur eine Dampfturbine. Bei den beiden Dampfturbinen kann es sich um eine Hochdruckdampfturbine und eine Niederdruckdampfturbine handeln, so dass die Niederdruckdampfturbine beispielsweise mit Abdampf der Hochdruckdampfturbine beaufschlagt wird. Liefert die Feuerung Hochdruckdampf, kann beispielsweise die Hochdruckdampfturbine auch alleine beaufschlagt werden und so Strom erzeugt werden, es kann auch die Niederdruckdampfturbine alleine beaufschlagt werden, wenn die Feuerungsanlage beispielsweise Niederdruckdampf bereitstellt. The configuration according to the invention thus makes it possible to apply the steam provided by the above-mentioned firing plant, for example, to the first steam turbine and the second steam turbine or, depending on, for example, the amount or the temperature or the pressure of the steam provided, only one steam turbine. The two steam turbines may be a high-pressure steam turbine and a low-pressure steam turbine, so that the low-pressure steam turbine is acted upon, for example, by exhaust steam from the high-pressure steam turbine. If the furnace supplies high-pressure steam, for example, the high-pressure steam turbine can also be acted upon alone and thus electricity is generated; the low-pressure steam turbine alone can also be acted upon, for example, if the firing system provides low-pressure steam.
Wird von der Feuerungsanlage Hochdruckdampf bereitgestellt, so können die Hochdruckdampfturbine und die Niederdruckdampfturbine zur Stromerzeugung beaufschlagt werden und das vom Fluidauslass der Niederdruckdampfturbine bereitgestellte Fluid in der Form von Kondensat dem Wärmetauscher zugeführt werden, in dem es zur Bereitstellung von Warmwasser genutzt wird. When high pressure steam is provided by the furnace, the high pressure steam turbine and the low pressure steam turbine may be energized and the fluid provided by the fluid outlet of the low pressure steam turbine may be supplied in the form of condensate to the heat exchanger where it is used to provide hot water.
Die Erfindung schafft also die Möglichkeit, während der heizperiodefreien Zeit Strom zu erzeugen und Warmwasser bereitzustellen und zwar mit dem Verbund aus Hochdruckdampfturbine und Niederdruckdampfturbine sowie Stromgenerator und Warmwasserwärmetauscher. Stellt sich eine Heizperiode ein, kann die Niederdruckdampfturbine aus dem Verbund mit Hochdruckdampfturbine und Stromgenerator abgekoppelt werden und der Abdampf aus der Hochdruckdampfturbine in den Wärmetauscher geleitet werden und dort zur Bereitstellung von Heizwärme genutzt werden. Steht als Energiequelle nur Niederdruckdampf zur Verfügung, was beispielsweise während einer heizperiodefreien Zeit der Fall sein kann, kann mit der Niederdruckdampfturbine Strom erzeugt werden und auch Warmwasser über das Kondensat aus der Niederdruckdampfturbine und dem Wärmetauscher bereitgestellt werden. Thus, the invention provides the ability to generate electricity during the period free of heating period and to provide hot water with the combination of high-pressure steam turbine and low-pressure steam turbine and power generator and hot water heat exchanger. If a heating period occurs, the low-pressure steam turbine can be decoupled from the composite with the high-pressure steam turbine and the power generator, and the exhaust steam from the high-pressure steam turbine can be led into the heat exchanger where it is used to provide heating heat. If only low-pressure steam is available as the energy source, which may be the case, for example, during a heating-period-free period, electricity can be generated with the low-pressure steam turbine and hot water can also be provided via the condensate from the low-pressure steam turbine and the heat exchanger.
Das erfindungsgemäße Kraftwerk macht es also möglich, dass zur Erzeugung von Strom jegliche Form von Dampf verwendet werden kann, bei dem es sich um Dampf handeln kann, der aus der Verbrennung von während der Holzverarbeitung anfallender Holzbrennstoffabfälle stammt. Mit dem erfindungsgemäßen Kleinkraftwerk ist es daher möglich, sowohl Strom zu erzeugen als auch die bei der Verbrennung der Holzbrennwerkstoffe anfallende Wärmeenergie zu Heizzwecken und/oder zur Warmwasserbereitung zu nutzen. The power plant according to the invention thus makes it possible that any form of steam can be used to generate electricity, which can be steam resulting from the combustion of wood fuel waste produced during wood processing. With the small power plant according to the invention, it is therefore possible to generate electricity as well as to use the heat energy generated during combustion of the wood fuel for heating purposes and / or for hot water.
Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die zweite Dampfturbine mit einer Dampfauslassseite der ersten Dampfturbine zur Aufnahme von Abdampf der ersten Dampfturbine ohne Zwischenschaltung eines Drosselorgans fluidleitend und abkoppelbar verbunden ausgebildet ist. Durch den Entfall eines üblicherweise vorhandenen Drosselorgans am Abdampfauslass der ersten Dampfturbine wird eine verlustfreie Nutzung des Abdampfs der ersten Dampfturbine ermöglicht, d.h. üblicherweise vorhandene irreversible Drosselverluste werden vermieden. It is provided according to a development of the invention that the second steam turbine with a steam outlet side of the first steam turbine for receiving exhaust steam of the first steam turbine without interposition of a throttle body is formed fluidly conductive and decoupled connected. By eliminating a usually existing throttle body at the exhaust steam outlet of the first steam turbine, a loss-free use of the exhaust steam of the first steam turbine is enabled, i. Usually existing irreversible throttle losses are avoided.
Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die zweite Dampfturbine eine mit niedrigerem Druck als die erste Dampfturbine beaufschlagbare Dampfturbine ist und die erste und/oder die zweite Dampfturbine mittels einer formschlüssigen Kupplung, insbesondere einer Bogenzahnkupplung, mit der Welle verbunden ist. Die formschlüssige Verbindung in der Form der Bogenzahnkupplung ermöglicht es, eine drehstarre Verbindung zwischen der Abtriebsseite der ersten Dampfturbine bei gleichzeitiger Möglichkeit der Überbrückung eines Wellenversatzes zwischen der Generatorwelle und der Welle der ersten Dampfturbine zu realisieren. Auch die Abtriebswelle der zweiten Dampfturbine kann mittels einer drehstarren Kupplung in der Form einer Bogenzahnkupplung mit der Welle der ersten Dampfturbine verbunden werden, so dass ein Wellenversatz zwischen den beiden Wellen ausgeglichen werden kann. It is provided according to a development of the invention that the second steam turbine is a lower pressure than the first steam turbine can be acted upon steam turbine and the first and / or the second steam turbine by means of a positive coupling, in particular a curved tooth coupling, is connected to the shaft. The positive connection in the form of the curved tooth coupling makes it possible, a torsionally rigid connection between the output side of the first steam turbine with simultaneous possibility of Bridging a shaft offset between the generator shaft and the shaft of the first steam turbine to realize. Also, the output shaft of the second steam turbine can be connected by means of a torsionally rigid coupling in the form of a curved tooth coupling with the shaft of the first steam turbine, so that a shaft offset between the two waves can be compensated.
Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die zweite Dampfturbine mittels einer elektromagnetisch betätigbaren Kupplung mit der Welle lösbar verbunden ist. Damit kann die Kupplung ferngesteuert betätigt werden, beispielsweise in Abhängigkeit von einem gemessenen Stromverbrauch oder in Abhängigkeit von der Qualität des zur Verfügung stehenden Dampfes. Steht beispielsweise Hochdruckdampf zur Verfügung, dann kann trotz eines Bedarfs an Heizwärme die elektromagnetisch betätigbare Kupplung beispielsweise von einem Regelstand aus von einer Bedienperson oder von einer automatischen Regeleinrichtung aus betätigt werden, um die zweite Dampfturbine anzufahren und mit der dann auf die Welle des Generators wirkenden Summenleistung von erster und zweiter Dampfturbine die Menge an bereitgestelltem Strom zu erfüllen. It is provided according to a development of the invention that the second steam turbine is releasably connected by means of an electromagnetically actuated clutch with the shaft. Thus, the coupling can be operated remotely, for example, depending on a measured power consumption or depending on the quality of the available steam. If, for example, high-pressure steam is available, then, in spite of a need for heating heat, the electromagnetically operable clutch can be actuated, for example, by a control station by an operator or by an automatic control device, in order to approach the second steam turbine and with the total power then acting on the shaft of the generator of the first and second steam turbine to meet the amount of electricity provided.
Auch ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die erste und/oder zweite Dampfturbine zum Antrieb von weiteren mechanisch angetriebenen Verbrauchern ausgebildet ist. Auf diese Art und Weise kann die Dampfenergie beispielsweise auch benutzt werden, zusätzlich zu dem elektrischen Stromgenerator eine Druckluftanlage, ein Pumpwerk oder dergleichen mehr zu betreiben. It is also provided according to a development of the invention that the first and / or second steam turbine is designed to drive other mechanically driven consumers. In this way, the steam energy can also be used for example, in addition to the electric power generator to operate a compressed air system, a pumping station or the like.
Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass die Dampfturbinen mit dem elektrischen Stromgenerator ohne Zwischenschaltung eines Getriebes gekoppelt sind. Auf diese Weise wird die Problematik der Brandgefahr deutlich verringert und der Platzbedarf für die Installation des erfindungsgemäßen Kraftwerks reduziert. Nachdem kein Getriebe vorhanden ist, muss auch keine Getriebeölkühlung installiert werden, so dass für die Installation des Kraftwerks nach der Erfindung ein einzelner Raum ausreichend ist. It is also provided according to a development of the invention that the steam turbines are coupled to the electric power generator without the interposition of a transmission. In this way, the problem of fire risk is significantly reduced and reduces the space required for the installation of the power plant according to the invention. After no transmission is present, no transmission oil cooling must be installed so that a single room is sufficient for the installation of the power plant according to the invention.
Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass das Kraftwerk eine Feuerung für holzartige, verklumpbare Biomassebrennstoffe aufweist, mit einer Brennkammer und einem Feuerrost, der einen ersten in einem Winkel zur horizontalen angeordneten Bettabschnitt mit ersten Fluideinblasmitteln und einen weit gehend horizontal angeordneten zweiten Bettabschnitt mit zweiten Fluideinblasmitteln aufweist und die ersten Fluideinblasmittel zur Ausbringung von gasförmigem Fluid von unterhalb der Oberfläche des ersten Bettabschnitts in Richtung weitgehend rechtwinklig zur Oberfläche des ersten Bettabschnitts ausgebildet sind und die zweiten Fluideinblasmittel zur Ausbringung von gasförmigem Fluid sowohl von unterhalb der Oberfläche des zweiten Bettabschnitts in Richtung weitgehend rechtwinklig zur Oberfläche des zweiten Bettabschnitts als auch in einem Querschnitt des zweiten Bettabschnitts betrachtet in Richtung in einem Winkel zur Oberfläche des zweiten Bettabschnitts ausgebildet sind. It is also provided according to a development of the invention that the power plant has a furnace for woody, lumpy biomass fuels, with a combustion chamber and a fire grate, the first arranged at an angle to the horizontal bed section with first Fluideinblasmitteln and a largely horizontal second bed section with second fluid injection means, and the first fluid injection means for discharging gaseous fluid from below the surface of the first bed portion are formed substantially perpendicular to the surface of the first bed portion and the second fluid injection means for discharging gaseous fluid both from below the surface of the second bed portion toward substantially at right angles to the surface of the second bed section and in a cross section of the second bed section viewed in the direction at an angle to the surface of the second bed section are formed.
Die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftwerks mit einer solchen Feuerung macht es daher möglich, einen eigenständigen, außerhalb der Feuerung ablaufenden Vortrocknungsprozess von für die Verbrennung vorgesehenen verklumpten Biomassebrennstoffen in der Form von Abfallstoffen der Holzindustrie zu vermeiden und ermöglicht einen problemlosen automatisierten Betrieb des Kraftwerks mittels Fernüberwachung oder automatischer Überwachung der Temperatur in der Brennkammer der Feuerung. Diese Ausbildung der Feuerung ermöglicht nämlich eine Fluidisation des Brennstoffs ähnlich einer Wirbelbettfluidisation auf dem ersten und zweiten Bettabschnitt des Feuerrostes, es kommt zu einer Gleichverteilung des Brennstoffes. Brennstoff, der auf den im Winkel zur Horizontalen angeordneten ersten Bettabschnitt aufgebracht wird, wird von dem durch die ersten Fluideinblasmittel eingebrachten gasförmigen Fluidstrom in der Form von beispielsweise durch die Feuerung bereits erhitzter Luft oder Rauchgas unter gleichzeitiger Wärmebeaufschlagung durch insbesondere Wärmestrahlung aus dem Bereich des zweiten Bettabschnitts von den Außenrändern des verklebten Brennstoffklumpens her getrocknet und einer aktiven Bewegung unterzogen, so dass die Brennstoffklumpen zerfallen und entlang des im Winkel geneigten ersten Bettabschnitts in Richtung zum zweiten Bettabschnitt herunter fließen und zwar im bereits entzündeten oder zumindest teilweise brennenden Zustand. The design of the power plant according to the invention with such a furnace therefore makes it possible to avoid a separate pre-drying process of lumped biomass fuels intended for combustion in the form of waste materials from the wood industry and enables problem-free automated operation of the power plant by means of remote monitoring or automatic Monitoring the temperature in the combustion chamber of the furnace. Namely, this formation of the firing allows fluidization of the fuel similar to fluidized bed fluidization on the first and second bed sections of the grate, resulting in an even distribution of the fuel. Fuel which is applied to the first bed section arranged at an angle to the horizontal is discharged from the gaseous fluid stream introduced by the first fluid injection means in the form of air or flue gas already heated, for example, by the furnace, and at the same time subjected to heat radiation by, in particular, heat radiation from the region of the second bed section Dried from the outer edges of the bonded fuel lump ago and subjected to an active movement, so that the fuel clumps disintegrate and flow down along the inclined first bed portion towards the second bed portion in the already inflamed or at least partially burning condition.
Der bereits entzündete Holzwerkstoff wird auch im Bereich des zweiten horizontal angeordneten Bettabschnitts mittels der zweiten Fluideinblasmittel von unterhalb der Oberfläche des zweiten Bettabschnitts aus mit einem gasförmigen Fluidmassenstrom beaufschlagt und dabei weiterhin in Bewegung gehalten, so dass auch solche Bestandteile des Brennstoffs, die während ihrer Verweilzeit auf dem ersten Bettabschnitt noch in einem teilweise verklumpten Zustand verblieben sind, zerfallen. Der Vorgang des Zerfallens der Brennstoffklumpen und der vollständigen Verbrennung des Brennstoffs wird durch die zweiten Fluideinblasmittel im Bereich des zweiten Bettabschnitts noch weiter unterstützt und zwar durch die Fluideinblasmittel, die zur Ausbringung von gasförmigem Fluid auf den auf dem zweiten Bettabschnitt liegenden Brennstoff in einem Querschnitt des zweiten Bettabschnitts betrachtet in Richtung in einem Winkel zur Oberfläche des zweiten Bettabschnitts ausgebildet sind. The already ignited wood material is also applied in the region of the second horizontally arranged bed section by means of the second Fluideinblasmittel from below the surface of the second bed section from a gaseous fluid mass flow while still kept in motion, so that also those components of the fuel, during their residence on the first bed section still remained in a partially clumped state, disintegrate. The process of disintegration of the lumps of fuel and complete combustion of the fuel is further assisted by the second fluid injection means in the region of the second bed portion by the fluid injection means for delivering gaseous fluid to the fuel lying on the second bed portion in a cross-section of the second bed portion viewed in the direction at an angle to the surface of the second bed portion are formed.
Die Feuerung sorgt daher auch bei verklumpten, feuchten Holzbrennstoffwerkstoffen für eine Bettfluidisation des Brennstoffs, also für eine Verflüssigung des verklumpten Brennstoffs zu einem ähnlich einem Fluidstrom vorliegenden Brennstoffstrom und damit auch für eine vollständige Verbrennung auch feuchter Holzbrennstoffe, die mit bekannten Feuerungen nicht oder nicht mit hohem Wirkungsgrad verfeuert werden können. Mit der Feuerung kann ein Dampfkessel zur Bereitstellung von Dampf unterschiedlicher Qualität für das erfindungsgemäße Kraftwerk betrieben werden. The firing therefore ensures even with clumped, moist wood fuel materials for Bedfluidisation of the fuel, ie for liquefaction of the clumped fuel to a similar present fluid flow fuel flow and thus also for complete combustion of moist wood fuels, with known firing not or not high Efficiency can be burned. With the firing, a steam boiler for providing steam of different quality for the power plant according to the invention can be operated.
Der erste und zweite Bettabschnitt der Feuerung können von einem mit einer Fluideintrittsöffnung versehenen hohlen kastenförmigen Körper mit Fluideinblasmitteln gebildet werden, und der Körper mit in Richtung zur Oberfläche des ersten und zweiten Bettabschnitts ausgerichteten Fluidaustrittsöffnungen versehen sein und der Körper kann zumindest entlang eines Teilbereiches des zweiten Bettabschnitts sich seitlich von der Oberfläche des zweiten Bettabschnitts im Winkel zur Horizontalen erstreckende Seitenwangen besitzen, die mit Fluidaustrittsöffnungen im Winkel zur Oberfläche des zweiten Bettabschnitts versehen sind. The first and second bed sections of the furnace may be formed by a hollow box-shaped body having fluid injection means provided with a fluid inlet opening, and the body may be provided with fluid exit openings directed toward the surface of the first and second bed sections, and the body may be along at least a portion of the second bed section have laterally extending from the surface of the second bed portion at an angle to the horizontal side cheeks, which are provided with fluid outlet openings at an angle to the surface of the second bed portion.
Der hohle Körper fungiert als Luftdiffusor, wobei an der Oberseite des hohlen Körpers sowohl im ersten als auch im zweiten Bettabschnitt jeweils weitgehend vertikal angeordnete Fluideinblasmitteln in der Form von beispielsweise Injektoren oder Düsen angeordnet sind. Zumindest im Bereich des zweiten Bettabschnitts weist der hohle Körper sich im Winkel zur Horizontalen erstreckende Seitenwangen auf, die mit Injektoren oder Düsen versehen sind, die ebenfalls weitgehend rechtwinklig relativ zu den Oberseiten der Seitenwangen angeordnet sind und die den auf dem zweiten Bettabschnitt angeordneten Brennstoff auch von der Seite her mit einem Fluidstrom in der Form von Rauchgas oder Luft beaufschlagen und so zusammen mit den weiteren im zweiten Bettabschnitt vorgesehenen Fluideinblasmitteln für eine ständige Bewegung des Brennstoffs sorgen. Dadurch kommt es zu einer vollständigen Verbrennung des Holzbrennstoffs und auch dazu, dass noch etwaig vorhandene, bereits zerkleinerte Holzbrennstoffklumpen weiter zerfallen. Nach einer Variante hierzu können sich im Winkel zur Horizontalen erstreckende Seitenwangen mit den Fluideinblasmittteln der Seitenwangen des zweiten Bettabschnitts entsprechenden Fluideinblasmittel auch zumindest an einem Teilbereich der Längserstreckung des ersten Bettabschnitts vorgesehen sein. Alle diese Merkmale sorgen für eine sehr effiziente Verbrennung des Holzbrennstoffs, so dass bereits eine kleinformatig Verbrennungsanlage für eine ausreichende Versorgung des Kraftwerks mit Dampf sorgt. The hollow body acts as an air diffuser, wherein on the upper side of the hollow body in each case substantially vertically arranged fluid injection means in the form of, for example, injectors or nozzles are arranged both in the first and in the second bed section. At least in the region of the second bed section, the hollow body has sidewalls extending at an angle to the horizontal, which are provided with injectors or nozzles which are also arranged substantially at right angles relative to the upper sides of the sidewalls and which also arrange the fuel arranged on the second bed section the side with a fluid flow in the form of flue gas or air and thus provide together with the other provided in the second bed portion Fluideinblasmitteln for a continuous movement of the fuel. This leads to a complete combustion of the wood fuel and also that any existing, already comminuted wood fuel lumps continue to disintegrate. According to a variant of this, in the angle to the horizontal extending side cheeks with the Fluideinblasmittteln the side cheeks of the second bed portion corresponding fluid injection means may also be provided at least on a partial region of the longitudinal extension of the first bed section. All these features ensure a very efficient combustion of the wood fuel, so that even a small-scale incinerator ensures sufficient supply of power to the power plant with steam.
Die Fluideinblasmittel können dabei eine Vielzahl von sich vom Innenraum des hohlen Körpers weg erstreckende rohrstückförmige Einrichtungen mit Ausblasdüsen aufweisen und zwischen den Einrichtungen können thermisch isolierende Mittel aus insbesondere Ziegelwerkstoff angeordnet sein und die Einrichtungen an weitgehend der gesamten Fläche in Längsrichtung und Querrichtung des ersten und zweiten Bettabschnitts verteilt vorgesehen sein. The fluid injection means may comprise a plurality of extending from the interior of the hollow body away pipe piece-shaped devices with exhaust nozzles and between the devices may be arranged thermally insulating means in particular brick material and the devices on substantially the entire surface in the longitudinal and transverse directions of the first and second bed section be provided distributed.
Die Ausblasdüsen sorgen für eine Beaufschlagung der Holzbrennstoffklumpen mit kinetischer Energie, so dass sie in Bewegung gehalten werden und zu einem Brennstoffstrom ähnlich einem in einem Kanal oder Flussbett strömenden Fluidstrom zerfallen. Diese Zerfallsbewegung wird von der Wärmebeaufschlagung der Holzbrennstoffklumpen im Bereich des ersten Bettabschnitts, wo die Holzpartikel bereits zu brennen beginnen, unterstützt, so dass sich die Holzbrennstoffklumpen auflösen und zu getrockneten, fluidartig strömenden Holzpartikeln werden. The exhaust nozzles provide kinetic energy to the wood fuel lumps so that they are kept in motion and disintegrate into a fuel stream similar to a fluid stream flowing in a channel or riverbed. This disintegration movement is aided by the thermal impact of the wood fuel lumps in the region of the first bed section, where the wood particles are already beginning to burn, so that the wood fuel lumps dissolve and become dried, fluidly flowing wood particles.
Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der erste und zweite Bettabschnitt in einer Brennkammer der Feuerung für das Kraftwerk angeordnet sind und im Bereich des zweiten Bettabschnitts ein insbesondere mittels einer Schubstange betätigbarer Vorschubrost vorgesehen ist, der mit Kanälen zum Durchtritt von Kühlfluid vorgesehen ist. Durch die Anordnung der beiden Bettabschnitte in der Brennkammer kommt es auch bereits im Bereich des ersten Bettabschnitts zu einer intensiven Beaufschlagung der Holzwerkstoffklumpen mit Strahlungswärme, wodurch eine rasche Trocknung der feuchten Holzwerkstoffklumpen erreicht wird, die durch die Unterwindbeaufschlagung mittels der ersten Fluideinblasmitteln gefördert und intensiviert wird. It is provided according to a development of the invention that the first and second bed section are arranged in a combustion chamber of the furnace for the power plant and in the region of the second bed section an actuatable in particular by means of a push rod feed grate is provided with channels for the passage of cooling fluid , As a result of the arrangement of the two bed sections in the combustion chamber, intensive exposure of the wood-material lumps to radiant heat already occurs in the area of the first bed section, whereby rapid drying of the wet lumps of wood material is achieved, which is promoted and intensified by the application of underwinding by means of the first fluid injection means.
Die Beaufschlagung des Holzbrennwerkstoffes mit Strahlungswärme sorgt auch dafür, dass sich der Holzbrennwerkstoff bereits im Bereich des ersten Bettabschnitts entzündet und sich im entzündeten sowie in der Form sich ständig verkleinernder Klumpen, bis schließlich ein Fluidstrom aus brennenden Holzpartikeln vorliegt, entlang der Längsrichtung des ersten Bettabschnitts in Richtung zum zweiten Bettabschnitt bewegt. The application of radiant heat to the wood-burning material also ensures that the wood-burning material ignites already in the region of the first bed section and along the longitudinal direction of the first bed section in the inflated and in the form of ever-decreasing lumps, until finally a fluid stream of burning wood particles is present Direction to the second bed section moves.
Im Bereich des zweiten Bettabschnitts ist ein Vorschubrost vorgesehen, der auch dabei behilflich ist, etwaige noch in der Form von Klumpen vorliegende Holzpartikel weiter zu zerteilen oder zerfallen zu lassen und bereits vollständig verbrannte Holzpartikel in Richtung zu einem Austragende des zweiten Bettabschnitts zu fördern. Darüber hinaus kann der Vorschubrost mit beispielsweise mäanderförmig entlang der Längsrichtung des Vorschubrosts verlaufenden Kanälen zum Durchtritt von Kühlfluid versehen sein. Die auf das Kühlfluid übertragene Wärme kann beispielsweise für Heizzwecke oder zur Energiewandlung und zur Stromerzeugung durch eine Beaufschlagung einer oder mehrerer in Reihe angeordneter Turbinen, die einen Generator antreiben, verwendet werden. In the area of the second bed section, a feed grate is provided, which also helps to further divide or disintegrate any wood particles still present in the form of lumps and to convey already completely burnt wood particles in the direction of a discharge end of the second bed section. In addition, the feed grate may be provided with channels extending, for example, meandering along the longitudinal direction of the feed grate, for the passage of cooling fluid. For example, the heat transferred to the cooling fluid may be used for heating purposes or for energy conversion and power generation by pressurizing one or more in-line turbines driving a generator.
Die Feuerung für das Kraftwerk kann zur Beaufschlagung des ersten Bettabschnitts mit Holzwerkstoffbrennstoff einen mit einer Schubstangenaustrageinrichtung versehenen Fülltrichter oberhalb des ersten Bettabschnitts aufweisen, der mit Füllstandssensoren zur Ermittlung eines unteren und oberen Brennstofffüllstands im Fülltrichter versehen ist und durch eine Fördereinrichtung in der Form beispielsweise eines Kratzbandförderers, die bzw. der mittels der Füllstandssensoren steuerbar ist, automatisch mit Brennstoff befüllbar ist. The furnace for the power plant may have a hopper having a push rod discharge means above the first bed portion provided with level sensors for detecting a lower and upper fuel level in the hopper and by a conveyor in the form of, for example, a scraper belt conveyor for impinging the first bed portion with wood material fuel; the one or the means of the level sensors is controllable, is automatically filled with fuel.
Die Vorrichtung zur Beschickung des ersten Bettabschnitts in der Form beispielsweise der genannten Schubstangenaustrageinrichtung kann mittels einer geeigneten Sensorik, beispielsweise Temperaturmesssensoren oder Sensoren, die die Schichtdicke des Holzwerkstoffbrennstoffs auf dem ersten Bettabschnitt messen, betätigt werden und so Brennstoff auf den ersten Bettabschnitt fördern. Durch diese Förderung sinkt der Brennstofffüllstand im Fülltrichter ab, ein unterer Füllstandssensor schaltet nach dem Erreichen eines unteren Brennstofffüllstands den oben lediglich als Beispiel genannten Kratzbandförderer zur Beschickung des Fülltrichters ein, der Kratzbandförderer läuft solange, bis der Füllstandssensor zur Feststellung eines oberen Brennstofffüllstands im Fülltrichter feststellt, dass der obere Brennstofffüllstand erreicht ist und der Kratzbandförderer wird vom oberen Füllstandssensor wieder abgeschaltet. Damit ist die Feuerungsanlage automatisierbar und sorgt dafür, dass das Kraftwerk ebenfalls automatisiert betrieben werden kann. The device for feeding the first bed section in the form of, for example, the push rod discharge device can be actuated by means of suitable sensors, for example temperature measuring sensors or sensors which measure the layer thickness of the wood material fuel on the first bed section, thus conveying fuel to the first bed section. By this promotion, the fuel level drops in the hopper, a lower level sensor switches after reaching a lower fuel level the above-mentioned only as an example scraper conveyor for loading the hopper, the scraper conveyor runs until the level sensor detects an upper fuel level in the hopper, that the upper fuel level is reached and the scraper belt conveyor is switched off again by the upper level sensor. This means that the firing system can be automated and ensures that the power plant can also be operated automatically.
Die für das Kraftwerk vorgesehene Feuerung kann am Austragendbereich des zweiten Bettabschnitts eine Vorrichtung zum automatischen Austragen von Brennstoffasche aufweisen, und zwar in der Form beispielsweise eines Schneckenförderers, der zur automatischen Förderung von Brennstoffasche oder -schlacke ausgebildet ist. Auch dies sorgt für die Möglichkeit der vollständigen Automatisierung der Feuerungsanlage und damit des erfindungsgemäßen Kraftwerks. The furnace provided for the power plant may have at the discharge end region of the second bed section a device for automatically discharging fuel ash, in the form of, for example, a screw conveyor designed to automatically convey fuel ash or slag. This also ensures the possibility of complete automation of the furnace and thus of the power plant according to the invention.
Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der erste Bettabschnitt der Feuerung im Winkel in einem Bereich von 20 bis 60 Grad, vorzugsweise in einem Bereich von 30 bis 50 Grad, vorzugsweise in einem Bereich von 35 bis 45 Grad relativ zum zweiten Bettabschnitt angeordnet ist. Der Winkel, in dem der erste Bettabschnitt relativ zum zweiten Bettabschnitt angeordnet ist, kann beispielsweise in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitswert des zur Verbrennung vorgesehenen Holzbrennwerkstoffes eingestellt werden. Es ist hierbei auch vorgesehen, den hohlen Körper zweischalig auszubilden, wobei eine erste Schale oder ein erster Abschnitt dem ersten Bettabschnitt zugeordnet ist und die zweite Schale oder der zweite Abschnitt des hohlen Körpers dem zweiten Bettabschnitt zugeordnet ist. Über eine gelenkige Anbindung des ersten Bettabschnitts am zweiten Bettabschnitt und eine gelenkige Anbindung des ersten Abschnitts des hohlen Körpers am zweiten Abschnitt des hohlen Körpers lässt sich eine einfache Winkeleinstellung des ersten Bettabschnitts sowie des ersten Abschnitts des hohlen Körpers relativ zum zweiten Bettabschnitt und zum zweiten Abschnitt des hohlen Körpers erreichen. It is provided according to a development of the invention that the first bed portion of the furnace at an angle in a range of 20 to 60 degrees, preferably in a range of 30 to 50 degrees, preferably arranged in a range of 35 to 45 degrees relative to the second bed portion is. The angle at which the first bed section is arranged relative to the second bed section can be adjusted, for example, as a function of the moisture value of the wood-burning material intended for combustion. It is also intended to form the hollow body clamshell, wherein a first shell or a first portion is associated with the first bed portion and the second shell or the second portion of the hollow body is associated with the second bed portion. By means of an articulated connection of the first bed section to the second bed section and an articulated connection of the first section of the hollow body to the second section of the hollow body, a simple angular adjustment of the first bed section and the first section of the hollow body relative to the second bed section and the second section of the hollow body can be achieved reach hollow body.
In ähnlicher Weise ist es nach einer Weiterbildung der für das Kraftwerk vorgesehenen Feuerung vorgesehen, dass der Winkel zur Oberfläche des zweiten Bettabschnitts, in welchem die zweiten Fluideinblasmittel gasförmiges Fluid ausbringen, etwa 20 bis 60 Grad beträgt, vorzugsweise 30 bis 50 Grad beträgt, vorzugsweise 35 bis 45 Grad beträgt, jeweils relativ zur weitgehend horizontal verlaufenden Oberfläche des zweiten Bettabschnitts. Similarly, according to a further development of the firing system provided for the power plant, it is provided that the angle to the surface of the second bed section in which the second fluid injection means emits gaseous fluid is approximately 20 to 60 degrees, preferably 30 to 50 degrees, preferably 35 to 45 degrees, in each case relative to the substantially horizontal surface of the second bed section.
Der erste Bettabschnitt und die ersten Fluideinblasmittel können derart ausgebildet sein, dass holzartige, verklumpte Biomassebrennstoffe durch den Wärmeeintrag und die Beaufschlagung mit gasförmigem Fluid im wesentlichen in Längsrichtung des ersten Bettabschnitts trockenbar und vom klumpenförmigen Zustand in einen flüssigkeitsähnlichen Zustand überführbar sind. The first bed section and the first fluid injection means may be formed such that woody, agglomerated biomass fuels are dryable by the heat input and the application of gaseous fluid substantially in the longitudinal direction of the first bed section and from the lumpy state into a liquid-like state.
Diese Gestaltung sorgt dafür, dass die Holzpartikel, aus denen sich der Brennstoff zusammensetzt, bereits im wesentlichen in Längsrichtung des ersten Bettabschnitts vom klumpenförmigen Zustand in einen fließfähigen flüssigkeitsähnlichen Zustand überführt werden und dort bereits getrocknet und entzündet werden. Die weitere Verbrennung der Holzpartikel bis zu ihrer vollständigen Verbrennung findet dann im Bereich des zweiten Bettabschnitts statt, die Holzpartikel strömen vom ersten Bettabschnitt aufgrund der Neigung des ersten Bettabschnitts in Richtung zum zweiten Bettabschnitt und gelangen dort in den Erfassungsbereich des Vorschubrosts, der sie letztlich dann in der Form von Asche in Richtung zu der am Austragendbereich des zweiten Bettabschnitts vorgesehenen automatischen Einrichtung zur Entsorgung von Brennstoffasche weiter befördert. Die Feuerung zeichnet sich aufgrund der sehr effizienten Verbrennung mit geringem Platzbedarf aus und ist somit für das erfindungsgemäße Kraftwerk besonders gut geeignet. This design ensures that the wood particles composing the fuel are already transferred from the lumpy state into a flowable liquid-like state substantially in the longitudinal direction of the first bed section and are already dried and ignited there. The further combustion of the wood particles until their complete combustion then takes place in the area the second bed section, the wood particles flow from the first bed section due to the inclination of the first bed section towards the second bed section and enter the detection area of the feed grate, which then ultimately provides them in the form of ash towards the discharge end area of the second bed section automatic disposal facility for fuel ash. The furnace is characterized by the very efficient combustion with a small footprint and is therefore particularly well suited for the power plant according to the invention.
Die für das Kraftwerk vorgesehene Feuerung kann ganz allgemein eine Holzbrennwerkstofffeuerung sein mit Fluideinblasmitteln zur Bettfluidisation verklumpter Holzbrennwerkstoffe, mit einer Brennkammer, an deren Bodenbereich eine Fluidausströmeinrichtung angeordnet ist, die in der Form eines hohl ausgebildeten Körpers mit vertikal angeordneten Fluidinjektoren ausgebildet ist, zwischen denen eine Schicht aus isolierendem Werkstoff angeordnet ist. Der hohle Körper kann mit aneinander angeordneten Abschnitten ausgebildet sein und an der Oberseite der Feuerung kann ein Fülltrichter angeordnet, der Brennwerkstoff auf einen Feuerrost bereitstellt und am Endbereich der Feuerung ein Schneckenförderer zur Ascheentfernung angeordnet sein und ein Abschnitt des hohlen Körpers kann horizontal angeordnet und mit seitlichen Erweiterungen versehen sein, die eine zweite Fluideinblasströmung zur Förderung der Verbrennung der Holzbrennwerkstoffe bereit stellen. The firing system provided for the power plant may generally be a wood fuel firing with fluid injection means for bed fluidization of agglomerated wood fuels, with a combustion chamber at the bottom of which a fluid discharge means is arranged, which is in the form of a hollow body with vertically arranged fluid injectors, between which a layer is arranged made of insulating material. The hollow body may be formed with abutted sections, and at the top of the furnace, a hopper may be provided which provides fuel to a grate and a screw conveyor for ash removal may be disposed at the end of the furnace and a portion of the hollow body may be arranged horizontally and laterally Extensions may be provided which provide a second fluid influx flow to promote combustion of the woodburning materials.
Die Feuerung kann automatisch gesteuert werden dergestalt, dass beim Absinken einer in der Brennkammer festgestellten Temperatur Brennstoff, insbesondere feuchter, verklumpter Holzbrennwerkstoff der Holzverarbeitungsindustrie, aus einem Fülltrichter auf einen Feuerrost der Feuerung abgegeben wird, der zumindest einen weitgehend horizontal angeordneten Abschnitt aufweist, auf den von Seitenwangen des Bettabschnitts aus gasförmiges Fluid in Richtung auf auf dem Bettabschnitt befindlichen Brennstoff abgegeben wird und beim Absinken des von einem ersten Sensor festgestellten Brennstofffüllstands in dem Fülltrichter unterhalb eines vorbestimmten Werts ein Brennstoffförderer zur Brennstoffzufuhr in den Fülltrichter solange betätigt wird, bis von einem zweiten Sensor ein Ansteigen des Brennstofffüllstands in dem Fülltrichter auf einen vorbestimmten Wert festgestellt wird. The firing can be controlled automatically so that when a detected temperature in the combustion chamber fuel, especially moist, lumpy wood fuel of the woodworking industry is discharged from a hopper on a fire grate of the furnace, which has at least one largely horizontally disposed portion on the Side cheeks of the bed portion of gaseous fluid is discharged in the direction of located on the bed portion fuel and the decrease of the detected by a first sensor fuel level in the hopper below a predetermined value, a fuel conveyor for supplying fuel into the hopper until a second sensor Increasing the fuel level in the hopper is determined to a predetermined value.
Durch die seitliche Beaufschlagung des Brennstoffs auf dem weitgehend horizontal verlaufenden Bettabschnitt mit gasförmigem Fluid wird eine vollständige Verbrennung des Brennstoffs, der im Fülltrichter eine feuchte, zur Verklumpung neigende Konsistenz aufweist, erreicht und gleichzeitig eine Bewegung des Brennstoffs realisiert dergestalt, dass noch vorhandene Holzbrennstoffklumpen zerfallen und so eine vollständige Verbrennung ermöglicht wird. Nach einem weiteren Aspekt des Verfahrens wird der Füllstand im Brennstofftrichter oder Fülltrichter erfasst und dann, wenn der Brennstoffvorrat in dem Fülltrichter unterhalb eines vorbestimmten Niveaus abgesunken ist, ein Brennstoffförderer in Gang gesetzt, der den Fülltrichter solange betätigt, bis von einem zweiten Sensor im Fülltrichter festgestellt wird, dass der Brennstofffüllstand wieder einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Dadurch wird eine effiziente Steuerung der Feuerung zu einem problemlosen Dauerbetrieb erreicht, was einen wesentlichen Vorteil dafür darstellt, dass sie im Dauerbetrieb zusammen mit dem Kraftwerk nach der Erfindung betrieben werden kann. By the lateral loading of the fuel on the substantially horizontally extending bed section with gaseous fluid complete combustion of the fuel having a moist, clumping tendency in the hopper, achieved and at the same time realized a movement of the fuel such that any remaining wood fuel lumps decay and so a complete combustion is possible. According to another aspect of the method, the level in the fuel funnel or hopper is detected, and then, when the fuel supply in the hopper has dropped below a predetermined level, a fuel conveyor is actuated, which operates the hopper until it is detected by a second sensor in the hopper is that the fuel level has reached a predetermined value again. As a result, an efficient control of the furnace is achieved to a trouble-free continuous operation, which is a significant advantage that it can be operated in continuous operation together with the power plant according to the invention.
Das nach der Erfindung vorgesehene Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Dampfturbine an einer Dampfeinlassseite mit einem Druck im Bereich von etwa 12 kg/cm2 bis etwa 40 kg/cm2 und einer Temperatur im Bereich von etwa 250 Grad Celsius bis etwa 500 Grad Celsius beaufschlagt wird. Diese Werte haben sich bei der ersten Dampfturbine des erfindungsgemäßen Kraftwerks als vorteilhaft erwiesen. An der Dampfauslassseite der ersten Dampfturbine kann der Abdampf mit einem Druck im Bereich von etwa 2 kg/cm2 bis etwa 3,5 kg/cm2 austreten und dabei eine Temperatur im Bereich von etwa 150 Grad Celsius bis etwa 200 Grad Celsius aufweisen. Auf diese Werte haben sich bei der ersten Dampfturbine als vorteilhaft erwiesen. The method according to the invention is characterized in that the first steam turbine at a steam inlet side at a pressure in the range of about 12 kg / cm 2 to about 40 kg / cm 2 and a temperature in the range of about 250 degrees Celsius to about 500 Degrees Celsius is applied. These values have proven to be advantageous in the first steam turbine of the power plant according to the invention. At the steam outlet side of the first steam turbine, the exhaust steam may exit at a pressure in the range of about 2 kg / cm 2 to about 3.5 kg / cm 2 while having a temperature in the range of about 150 degrees Celsius to about 200 degrees Celsius. These values have proven to be advantageous in the first steam turbine.
Die zweite Dampfturbine kann an ihrer Dampfeinlassseite mit Dampf mit einem Druck im Bereich von etwa 2 kg/cm2 bis etwa 3,5 kg/cm2 und einer Temperatur im Bereich von etwa 120 Grad Celsius bis 200 Grad Celsius beaufschlagt werden und an einer Auslassseite Fluid mit einem Druck im Bereich von etwa 0,12 kg/cm2 bis etwa 0,5 kg/cm2 und einer Temperatur im Bereich von etwa 50 Grad Celsius bis etwa 75 Grad Celsius abgegeben. Diese Werte haben sich für die zweite Dampfturbine des erfindungsgemäßen Kraftwerks als vorteilhaft erwiesen, die Eingangswerte der zweiten Dampfturbine entsprechender dabei weitgehend den Austrittswerten des Abdampfs der ersten Dampfturbine, so dass eine Reihenschaltung der beiden Dampfturbinen problemlos möglich ist. Auch können die Eingangswerte der zweiten Dampfturbine von der oben beschriebenen Feuerung mit der von der Feuerung beaufschlagten Kesselanlage zur Erzeugung von Niederdruckdampf bereitgestellt werden. Die zweite Dampfturbine kann dabei an ihrer Auslassseite Fluid abgeben, welches zur Bereitstellung von Warmwasser durch den Wärmetauscher vorgesehen ist und hierzu Temperaturen im Bereich von etwa 50 Grad Celsius bis etwa 75 Grad Celsius aufweisen, also Werte, die zur Warmwasserversorgung vorbestimmt sind. The second steam turbine can be pressurized at its steam inlet side with steam at a pressure in the range of about 2 kg / cm 2 to about 3.5 kg / cm 2 and a temperature in the range of about 120 degrees Celsius to 200 degrees Celsius and on an outlet side Fluid having a pressure in the range of about 0.12 kg / cm 2 to about 0.5 kg / cm 2 and a temperature in the range of about 50 Celsius degrees to about 75 degrees Celsius delivered. These values have proven to be advantageous for the second steam turbine of the power plant according to the invention, the input values of the second steam turbine corresponding largely to the outlet values of the exhaust steam of the first steam turbine, so that a series connection of the two steam turbines is possible without any problems. Also, the input values of the second steam turbine may be provided from the above-described furnace to the boiler system for generating low-pressure steam charged by the furnace. The second steam turbine can deliver at its outlet side fluid, which is provided to provide hot water through the heat exchanger and to have temperatures in the range of about 50 degrees Celsius to about 75 degrees Celsius, ie values that are predetermined for hot water supply.
Schließlich ist es nach der Erfindung auch vorgesehen, dass bei einem Absinken einer in der Brennkammer der zur Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Kraftwerk Finally, it is also provided according to the invention that when a sinking in the combustion chamber for use with the power plant according to the invention
vorgesehenen Feuerung festgestellten Temperatur Brennstoff aus einem Fülltrichter auf einen Feuerrost der Feuerung abgegeben wird, der zumindest einen weitgehend horizontal angeordneten Bettabschnitt aufweist, auf den von Seitenwangen des Bettabschnitts aus gasförmiges Fluid in Richtung auf auf dem Bettabschnitt befindlichen Brennstoff abgegeben wird und beim Absinken des von einem ersten Sensor festgestellten Brennstofffüllstands in dem Fülltrichter unterhalb eines vorbestimmten Werts ein Brennstoffförderer zur Brennstoffzufuhr in den Fülltrichter solange betätigt wird, bis von einem zweiten Sensor ein ansteigen des Brennstofffüllstands in dem Fülltrichter auf einen vorbestimmten Wert festgestellt wird. Fuel fired from a hopper on a fire grate of the furnace is discharged, which has at least one largely horizontally arranged bed portion is discharged from the side cheeks of the bed portion of gaseous fluid toward fuel located on the bed portion and the descent of a the first sensor detected fuel level in the hopper below a predetermined value, a fuel conveyor for supplying fuel into the hopper is operated until a second sensor detects an increase in the fuel level in the hopper to a predetermined value.
Dieses Verfahren ermöglicht einen vollautomatisierten Betrieb der zur Weiterbildung des Kraftwerks vorgesehenen Feuerung und damit einen vollautomatisierten Betrieb des erfindungsgemäßen Kraftwerks. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn die erste und die zweite Dampfturbine jeweils einen Dampfverbrauch im Bereich von etwa 5 Tonnen pro Stunde bis etwa 70 Tonnen pro Stunde aufweisen. Mit den vorstehend gesamt genannten Parametern erreicht das nach der Erfindung vorgesehene Kraftwerk einen Nutzkoeffizienten von 85 bis 89 Prozent und ist zum Einsatz als Kleinkraftwerk in beispielsweise Industrie und Handel besonders geeignet. This method enables fully automated operation of the firing system provided for the further development of the power station and thus fully automated operation of the power plant according to the invention. It has proven to be advantageous if the first and the second steam turbine each have a steam consumption in the range of about 5 tons per hour to about 70 tons per hour. With the parameters mentioned above overall, the power plant provided according to the invention achieves a useful coefficient of 85 to 89 percent and is particularly suitable for use as a small power plant in, for example, industry and commerce.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in: The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. This shows in:
Das Kraftwerk
Die Welle
In der Zeichnungsebene unterhalb des Maschinenfundaments
Die Abdampfleitung
Dampf, der von der näher anhand von
Die erste Dampfturbine oder Hochdruckdampfturbine
Wird der Hochdruckdampfturbine
Wird hohe Heizleistung benötigt, kann über das Ventil
Über eine in
In einer Zeit mit Heizbedarf kann über das Kraftwerk also sowohl Strom als auch Heizwärme und Warmwasser bereitgestellt werden. Wenn das Kraftwerk
Die nachstehende Tabelle macht unter anderem ersichtlich, dass die Drehzahl der aus Generatorwelle
Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel wird die Hochdruckturbine
Der in der Niederdruckturbine
Der zum Betrieb des Kraftwerks
Die Feuerung
Die Brennkammer
In einem auf der linken Seite der
Der Fülltrichter
Wenn der Brennstofffüllstand im Fülltrichter
Der Aufgabebereich
Aufgrund seiner feuchten Konsistenz hat der Holzbrennwerkstoff aber seine Fließfähigkeit beziehungsweise Rieselfähigkeit verloren und liegt im Aufgabebereich
Wie es näher anhand von
Unterhalb des ersten Bettabschnitts
Die getrockneten und bereits entzündeten Holzwerkstoffpartikel Strömen auf diese Weise unterstützt durch die Neigung des ersten Bettabschnitts
Durch diese Bewegung des Vorschubrosts
Auch im Bereich unterhalb des zweiten Bettabschnitts
Wie es sich anhand von der in
Wie es sich anhand von
Mit der Feuerung
Die Feuerung
Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird in übrigen ausdrücklich auf die Patentansprüche und die Zeichnung verwiesen. With regard to the features of the invention which are not explained in greater detail above, reference is expressly made to the claims and the drawings.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Brennkammer combustion chamber
- 2 2
- hohler Körper hollow body
- 3 3
- rohrstückförmige Einrichtung, Fluideinblasmittelpipe-shaped device, fluid injection means
- 4 4
- isolierende Schicht insulating layer
- 5 5
- erster Abschnitt first section
- 6 6
- zweiter Abschnitt second part
- 7 7
- Vorschubrost moving grate
- 8 8th
- Fülltrichter hopper
- 9 9
- Schubstangenaustrageinrichtung Push rod-carrying device
- 10 10
- oberer Füllstandssensor upper level sensor
- 11 11
- unterer Füllstandssensor lower level sensor
- 12 12
- Schneckenförderer screw conveyors
- 13 13
- Fördereinrichtung, Kranzbandförderer Conveyor, Wreath belt conveyor
- 90 90
- Fördereinrichtung Conveyor
- 91 91
- Hydraulikzylinder hydraulic cylinders
- 92 92
- Förderrost conveyor grate
- 101 101
- erster Brennraumabschnitt first combustion chamber section
- 102 102
- zweiter Brennraumabschnitt second combustion chamber section
- 110 110
- Feuerrost grate
- 111 111
- ersten Bettabschnitt first bed section
- 112 112
- zweiter Bettabschnitt second bed section
- 113 113
- Aufgabebereich remit
- 114 114
- Oberfläche des ersten Bettabschnitts Surface of the first bed section
- 115 115
- Oberfläche des zweiten Bettabschnitts Surface of the second bed section
- 116 116
- Pfeil, Fluideintrittsöffnung Arrow, fluid inlet opening
- 117 117
- Austragendbereich Austragendbereich
- 118 118
- Kühlkanäle cooling channels
- 119 119
- Seitenwangen Sidewall
- 200 200
- Kraftwerk power plant
- 201 201
- Stromgenerator power generator
- 202 202
- Tragrahmen supporting frame
- 203 203
- Stützlager support bearings
- 204 204
- Generatorwelle generator shaft
- 205 205
- Bogenzahnkupplung Gear coupling
- 206 206
- Welle wave
- 207 207
- Hochdruckturbine High-pressure turbine
- 208 208
- Stützlager support bearings
- 209 209
- Stützlager support bearings
- 210 210
- Bogenzahnkupplung Gear coupling
- 211 211
- Welle wave
- 212 212
- Niederdruckturbine Low-pressure turbine
- 213 213
- Stützlager support bearings
- 214 214
- Stützlager support bearings
- 215 215
- Wärmetauscher heat exchangers
- 216 216
- Abdampfleitung exhaust steam
- 217 217
- Fluidleitung fluid line
- 218 218
- Absperrventil shut-off valve
- 219 219
- Feuerung heating
- 220 220
- Dampfleitung steam line
- 221 221
- Hauptdampfventil Main steam valve
- 222 222
- Absperrventil shut-off valve
- 223 223
- Abscheider separators
- 224 224
- Regelventil control valve
- 225 225
- Turbineneintritt turbine inlet
- 226 226
- Sieb scree
- 227 227
- Dampfauslassseite Dampfauslassseite
- 228 228
- Dampfeinlass steam inlet
- 229 229
- Absperr- und Regelventil Shut-off and control valve
- 230 230
- Ventil Valve
- 231 231
- Fluidleitung fluid line
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 19720881 A1 [0003] DE 19720881 A1 [0003]
- WO 02/04795 A1 [0004] WO 02/04795 A1 [0004]
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