DE1039176B

DE1039176B - Verfahren zum Betrieb von Rostfeuerungen mit Zonenunterteilung

Info

Publication number: DE1039176B
Application number: DEST9967A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilhelm Gumz
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1955-06-04
Filing date: 1955-06-04
Publication date: 1958-09-18

Description

Verfahren zum Betrieb von Rostfeuerungen mit Zonenunterteilung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb von Rostfeuerungen, bei dem der Brennstoff in einer ersten Zone unterEinführung von gegebenenfalls mit Wasserdampf beladenen Rauchgasen vorentgast und in weiteren Zonen durchgezündet und ausgebrannt wird.
Es sind bereits Rostfeuerungen mit Zonenunterteilung bekannt, bei denen den einzelnen Zonen Luft in verschiedener Menge und unter verschiedenem Druck durch Verstellen von Klappen zugeführt werden kann. Bei backenden Brennstoffen will man insbesondere die Schwierigkeiten einer starken Koksbildung dadurch beheben, daß durch Schließen der Klappen in der ersten Zone und geringfügiges Öffnen der Klappen in der zweiten Zone der Brennstoff langsam aufgeheizt wird, um dadurch die Backfähigkeit des Brennstoffes herabzusetzen oder sogar zu beseitigen.
Es ist auch bereits bekannt, Rauchgase zur Vorerwärmung und damit auch zur Vorentgasung der mit dem Rost eingefahrenen Kohle zu verwenden. Bei diesem Verfahren haben jedoch die eingeführten Rauchgase lediglich eine Temperatur von 100 bis 250° C, so daß die Kohle nur geringfügig erwärmt, d. h. nicht bis an die Erweichungstemperatur erhitzt wird und ein Verbacken des Brennstoffes auf dem Rost nicht verhindert werden kann.
Es ist ferner bekannt; die Verbrennungsluft durch Einführen von Dampf oder Einspritzen von Wasser mit Wasserdampf zu sättigen und den einzelnen Zonen nach Menge oder Druck, Temperatur und Sättigungsgrad abgestufte Luft zuzuführen.
Zur Sauberhaltung der Kesselheizflächen in Rostfeuerungen wurden gewisse Teilerfolge durch Rückführung von Rauchgas und damit durch Beeinflussung der Temperaturverhältnisse erzielt, jedoch bereitet die Verfeuerung backender Steinkohle immer noch erhebliche Schwierigkeiten wegen der übermäßigen Koks- und häufig starken Schlackenbildung und des gegenüber den bekannten Kohlenstaubfeuerungen geringen Wirkungsgrades.
Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb von Rostfeuerungen, bei dem der Brennstoff in einer ersten Zone unter Einführung von gegebenenfalls mit Wasserdampf beladenen Rauchgasen vorentgast und in weiteren Zonen durchgezündet und ausgebrannt wird, unter teilweiser Verwendung eines reinen, nahezu sauerstofffreien Rauchgases, wodurch sich die Temperaturen in den einzelnen Zonen der Feuerung so beherrschen lassen, daß der jeweils angestrebte Zweck in vollem Umfang und ohne Einschränkung hinsichtlich der wirtschaftlichen Auswirkungen erzielt wird. Die Beschickung der Feuerung in den drei Zonen erfolgt derart, daß die drei Zonen knapp oberhalb des theoretischen Luftüberschusses gefahren und die Temperatur des der Vorentgasungszone zugeführten, sauerstoffarmen oder sauerstofffreien Rauchgases mindestens auf der Erweichungstemperatur der Kohle gehalten, der Durchzündzone ein sauerstoffreiches und der Ausbrennzone ein hoch vorgewärmtes, mit Kohlendioxyd und Wasserdampf angereichertes Rauchgas-Luft-Gemisch als Verbrennungsmittel zugeführt wird.
Selbstverständlich können die einzelnen Zonen auch aus mehreren Unter- oder Teilzonen, z. B. eines Zonen-Unterwind-Wanderrostes, bestehen. Insbesondere ist die letzte Zone, die als Hauptausbrennzone dient, im allgemeinen so groß, daß eine Unterteilung in mehrere Unterzonen zweckmäßig ist.
Das Rauchgas für die zweite und dritte Zone wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vor dem Luftvorwärmer entnommen und in an sich bekannter Weise durch Einspritzen von Wasser stark gekühlt.
Die erste Zone dient als Entgasungszone, in der der Brennstoff in einer sauerstoffarmen oder praktisch sauerstofffreien Atmosphäre schnell aufgeheizt werden muß, um unterhalb der Erweichungstemperatur der Kohle, die normalerweise zwischen 380 und 400° C liegt, eine so starke Vorentgasung zu erzielen, daß die Backeigenschaften des Brennstoffes weitgehend beseitigt oder wenigstens erheblich verringert werden. Der ersten Zone wird deshalb ein sauerstoffarmes oder praktisch sauerstofffreies Rauchgas, wie es der Kessel durch seine ihm eigentümliche Betriebsweise liefert, mit einer Temperatur zwischen 300 und 350° C zugeführt. Das diese hohe Temperatur auf weisende, der Vorentgasungszone zugeführte Rauchgas besteht vorzugsweise aus einem Gemisch aus heißem, vor dem Luftvorwärmer entnommenem Rauchgas mit gekühltem Rauchgas.
In der zweiten Zone soll die Zündung des Brennstoffes sowie seine vollständige Durchzündung erfolgen, und die zweite Zone wird deshalb gemäß der Erfindung mit einem sauerstoffreichen -Verbrennungsmittel, im Grenzfall reine, vorgewärmte Luft, beschickt.
Man kann jedoch auch in dieser Zone wenigstens mit einem Gemisch aus Rauchgas und Luft mit entsprechender Temperatur arbeiten.
In der dritten Zone sollen die Hauptverbrennung und der vollständige Ausbrand des Brennstoffes erfolgen, und man verwendet daher ein Luft-Rauchgas-Wasserdampf-Gemisch, bei dem die sich in der Schicht an der Oberfläche der Kohle selbst ausbildenden Temperaturen bestimmte Maximalwerte nicht überschreiten sollen. Es wurde gefunden, daß man zur richtigen Einstellung der Mischung von bestimmten Werten eines Nennwertes ausgehen kann, der wie folgt definiert ist: wobei N2/1 H2 O' und C 02 die entsprechenden Volumprozente im Verbrennungsmittel bedeuten. Die Mischung wird dabei so gewählt, daß dieser Nennwert bei Lufttemperaturen von 20° C etwa zwischen 30 und 40, bei Lufttemperaturen von 200° C etwa zwischen 40 und 50 und bei Lufttemperaturen von 400° C etwa zwischen 50 und 65 liegt. Die Einstellung kann man selbstverständlich auch der Natur des Brennstoffes und seiner Mineralbestandteile entsprechend anpassen.
Steht ein zweiter Brennstoff, z. B. ein Gas, zur Verfügung, so kann man die für die Vorentgasung der Kohle benötigten Rauchgasmengen durch Verbrennen dieses zusätzlichen Brennstoffes ohne oder mit geringem Luftüberschuß herstellen und das so entstandene Rauchgas nach entsprechender Abkühlung auf die erforderlicheTemperatur, beispielsweise zwischen 300 und 350° C der ersten Zone der Feuerung zuführen. Die Abkühlung des Rauchgases erfolgt dabei zweckmäßig in einem Wärmeaustauscher mittels Luft. Dabei kann man als wärmeaufnehmende Luft die der Feuerung als Zweitluft zuzuführende Luft als Kühlmittel für dieses Rauchgas verwenden. Die Anwendung von Zweitluft empfiehlt sich übrigens grundsätzlich zur Verbrennung der Entgasungsprodukte als wesentliches Hilfsmittel für den vollständigen Ausbrand der Gase.
Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich auch auf die Verfeuerung nicht backender Brennstoffe, insbesondere schwer zündender Brennstoffe anwenden, wobei die Entgasungszone in Wegfall kommt und Temperatur und Sauerstoffgehalt der ersten Zone den Zündeigenschaften des Brennstoffes entsprechend angepaßt werden.
Selbstverständlich läßt sich das Verfahren gemäß der Erfindung auf alle Rostfeuerungen anwenden, bei denen eine Unterteilung des Verbrennmittels möglich ist. Insbesondere eignet sich das Verfahren auch für Unterschub-, Vorschub- und Überschubfeuerungen sowie für senkrecht oder nahezu senkrecht stehende Schachtfeuerungen, bei denen die Wanderung des Brennstoffes durch seine eigene Schwerkraft bewirkt wird.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung auf eine Mehrzonen-Unterwind-Wanderrost-Feuerung und in Fig.2 die Abänderung des Erfindungsprinzips im Falle der Verwendung von Zusatzbrennstoffen zur Erzeugung des der Vorentgasungszone zuzuführenden Rauchgases.
In Fig. 1 ist mit 1 der Rost mit den Zonen 2, 3, 4, 5 und 6 bezeichnet, wobei die Zone 2 die Vorentgasungszone, die Zone 3 die Durchzündzone und die Zonen 4, 5 und 6 die Ausbrennzone bilden. Das heiße Rauchgas wird den Kesselzügen bei 7 vor dem Luftvorwärmer 8 entnommen und bei 9 durch Einspritzen von Wasser gekühlt. Das gekühlte Rauchgas wird über den Rückführventilator 10 und die Rauchgasleitung 11 sowie das Ventil 12 dem Luftstrom beigemischt. Die Luft wird durch den Luftventilator 13 durch den Vorwärmer 8 und durch die Heißluftleitung 14 sowie gemeinsam mit dem gekühlten Rauchgas durch die Leitung 15 der Ausbrennzone zugeleitet. Weiteres heißes Rauchgas wird bei 16 den Kesselzügen vor dem Luftvorwärmer entnommen. Ein Teil des vom Rückführventilator 10 kommenden, gekühlten Rauchgases wird in die Leitung 17 abgezweigt und über die Injektoreinrichtung18 mit dem bei 16 entnommenen heißen Rauchgas gemischt und über die Leitung 19 der Vorentgasungszone 2 zugeführt. Außerdem wird Luft durch einen weiteren Ventilator 20 sowohl der Zündzone 3 als auch über die Leitung 21 den Zweitluftdüsen 22 zugeführt.
Bei der in Fig.2 dargestellten Feuerung wird Zusatzbrennstoff in der Hilfsbrennkammer 23 unter geringstem Luftüberschuß verbrannt, wobei durch den Ventilator 24 ein ausreichend hoher Druck aufrechterhalten wird, um das Gas durch den Wärmeaustauscher 25 und die Leitung 26 in die Vorentgasungszon.e 2 einzuführen. Der Zweitluftventilator 27 führt die Luft durch den Wärmeaustauscher 25 und durch die Zweitluftleitung 28 zu den Zweitluftdüsen.

Claims

PATENTANSPRCCHE: 1. Verfahren zum Betrieb von Rostfeuerungen, bei dem der Brennstoff in einer ersten Zone unter Einführung von gegebenenfalls mit Wasserdampf beladenen Rauchgasen vorentgast und in weiteren Zonen durchgezündet und ausgebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuerung in drei Zonen und knapp oberhalb des theoretischen Luftüberschusses betrieben und die Temperatur des der Vorentgasungszone zugeführten sauerstoffarmen oder sauerstofffreien Rauchgases mindestens auf die Erweichungstemperatur der Kohle gehalten und der Durchzündzone ein sauerstoffreiches und der Ausbrennzone ein hoch vorgewärmtes, mit Kohlendioxyd und Wasserdampf angereichertes Rauchgas-Luft-Gemisch als Verbrennungsmittel zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas für die zweite und dritte Zone vor dem Luftvorwärmer entnommen und in an sich bekannter Weise durch Einspritzen von Wasser stark gekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das eine Temperatur von etwa 350 bis 450° C aufweisende der Vorentga.sungszone zugeführte Rauchgas ein Gemisch aus heißem, vor dem Luftvorwärmer entnommenem Rauchgas mit gekühltem Rauchgas Verwendung findet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das der ersten Zone zugeführte Rauchgas durch gesonderte Verbrennung eines Zusatzbrennstoffes z. B. Gas ohne Luftüberschuß erzeugt und in einem Wärmeaustauscher auf die gewünschte Endtemperatur gekühlt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuerung Zweitluft zugeführt wird, die durch an sich bekannten Wärmeaustausch mit dem durch die gesonderte Verbrennung eines Zusatzbrennstoffes erzeugten, der ersten Zone zugeführten Rauchgas hoch vorgewärmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das der dritten Zone zugeführte Gemisch in seiner Zusammensetzung so eingestellt wird, daß die Kennziffer je nach der Höhe der Vorwärmung des Verbrennungsmittels zwischen 30 und 65 liegt, -%vobei N2 f, 02, H20', C02 die entsprechenden Volumprozente im Verbrennungsmittel bedeuten.
7. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 6 auf den Betrieb von Rostfeuerungen für nicht backende, schwer zündende Brennstoffe unter Wegfall der ersten Zone. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr.658410; Brennstoff-Wärme-Kraft, 1950, Heft 5, S. 119 bis 124; Bergbau und Energie, 1951, Heft 2, S. 84 bis 86; Gumz : Luftvorwärmung, 1933, S. 43 bis 46.