DE1758244C - Device for evenly metered supply of fuel and air into a fluidized bed - Google Patents
Device for evenly metered supply of fuel and air into a fluidized bedInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gleichmäßigen dosierten Zuführung von Brennstoff und Luft in eine Wirbelschicht aus unter dem Wirbelschichtofen angeordneten Zuleitungen.The invention relates to a device for uniform metered supply of fuel and air into a fluidized bed from under the fluidized bed furnace arranged supply lines.
Zur Aufheizung feinkörniger, insbesondere nicht brennbarer Stoffe auf hohe Temperaturen in einem Wirbelbett werden häufig Feuergase von unten durch den mit öffnungen versehenen Wirbelschichtboden zugeführt. Zu diesem Zweck muß der Wirbelschichtboden aus hochlegiertem Stahl hergestellt werden. Ferner kann die Verbrennung nicht mit kleinstem Luftüberschuß und mit vorgewärmter Luft erfolgen, da sonst die Verbrennungstemperaturen zu hoch liegen. Deshalb müssen im atigemeinen die Verbrennungstemperaturen durch einen entsprechend größeren Luftüberschuß oder durch Zumischung von kälteren rückgeführten Gasen erniedrigt werden. Der Aufwand dafür ist vergleichsweise sehr hoch, der thermische Wirkungsgrad relativ niedrig und der Querschnitt des Wirbelbettofens muß vergrößert werden.For heating fine-grained, especially not Flammable substances at high temperatures in a fluidized bed are often caused by fire gases from below fed to the fluidized bed bottom provided with openings. For this purpose, the fluidized bed floor made of high-alloy steel. Furthermore, the combustion cannot with the smallest Excess air and with preheated air, otherwise the combustion temperatures are too high. Therefore, the combustion temperatures must generally be increased by a correspondingly higher Excess air or by adding colder recirculated gases can be reduced. the The cost of doing this is comparatively high, the thermal efficiency is relatively low and the The cross section of the fluidized bed furnace must be enlarged.
Die Aufheizung des Wirbelbettes kann in der Wirbelschicht selbst durchgeführt werden, falls die gewünschte Temperatur im Wirbelbett oberhalb des Zündpunktes des eingesetzten Brennstoffs liegt. Aus dsr USA.-Patentschrift 2 977105 ist ein Verfahren zum Beheizen einer Wirbelschicht durch eine innerhalb derselben ablaufende Verbrennung bekannt.The heating of the fluidized bed can be carried out in the fluidized bed itself, if the The desired temperature in the fluidized bed is above the ignition point of the fuel used. Out U.S. Patent 2,977,105 is one method known for heating a fluidized bed by a combustion taking place within the same.
Dabei wird durch einen Teil der öffnungen des Wirbelschicht!'xlens Verbrennungsluft und durch gelrennte Düsen im Wirbelschichtboden oder durch am Umfang des Wisbelschwhtofens angeordnete Düsen dem Wirbelbett brennstoff zugeführt. Es erweist sich jedoch als äußerst schwierig, eine vollständige Verbrennung bei geringerem Luftüberschuß zu erzielen, da eine gute Durchmischung von Verbrennungsluft und Brennstoff nur schwer zu erreichen ist und Nachverbrennungen oberhalb des Wirbelbettes auftreten können. Im allgemeinen werden deshalb bei dieser Arbeitsweise ein größerer Luftüberschuß oder ein beträchtlich höheres Wirbelbett angewendet. Dies bedingt jedoch einen schlechten thermischen Wirkungsgrad, eine geringere spezifische Leistung und/oder einen höheren Vordruck der Verbrennungsluft und damit größere Investitionskosten sowie einen erhöhten Strombedarf.Part of the openings in the Fluidized bed! 'Xlens combustion air and through cut nozzles in the fluidized bed floor or through Nozzles arranged on the circumference of the Wisbelschwhtofens supplied to the fluidized bed fuel. It proves however, it is extremely difficult to achieve complete combustion with less excess air to achieve, since a good mixing of combustion air and fuel is difficult to achieve and afterburning can occur above the fluidized bed. In general, therefore in this mode of operation a larger excess of air or a considerably higher fluidized bed applied. However, this results in a poor thermal efficiency, a lower specific one Power and / or a higher pre-pressure of the combustion air and thus higher investment costs as well as an increased demand for electricity.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die durch gleichmäßige dosierte Zufuhr von Brennstoff bild Luft In die Wirbelschicht eine vollständige Verbrennung innerhalb derselben ermöglicht.The invention is based on the object To create a device that creates air into the fluidized bed by means of a uniformly metered supply of fuel allows complete combustion within the same.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Wirbelschichtboden diesen um 5 bis 20 cm überragende, aus konzentrischen Rohrstutzen bestehende Düsenstock^· eingesetzt sind, deren äußere Rohrstutzen mit einer Luftkammer und deren innere Rohrstutzen mit einer Brennstoffkammer, die unter dem Wirbelschichtboden angeordnet sind, verbunden sind, und daß an den Ausblasenden der Rohrstutzen Düsenkörper mit Ausströmöffnungen befestigt sind.This object is achieved according to the invention in that in the fluidized bed floor this around 5 to 20 cm protruding nozzle assembly consisting of concentric pipe sockets ^ are used, their outer pipe socket with an air chamber and their inner pipe socket with a fuel chamber, which are arranged under the fluidized bed floor, are connected, and that at the blow-out ends the pipe socket nozzle body are attached with outflow openings.
Das Ausblasende des äußeren Rohrstutzen* wird durch einen mit Klemmsitz, aufgepreßten, aufgesteckten iuler aufgeschweißten Düsenkörper gebildet, der den Teil des inneren Rohrstutzen* in einem bestimmten Abstund umschließt, der Über ds« Ausblasende des äußeren Rohrstutzens hinausragt.The discharge end of the outer pipe socket * is formed by a press-fit, plugged-on, welded-on nozzle body, which encloses the part of the inner pipe socket * at a certain distance that protrudes beyond the outlet end of the outer pipe socket.
Im Ausbildende des inneren RohrMuuunn kann eine Düse mit senkrechter öffnung eingesetzt sein. Um eine Verstopfung der in dem Ausblasende des inneren Rohrstutzsns eingesetzten Düse durch feinkörniges Material aus dem Wirbelbett zu vermeiden, S ist die Düse vorzugsweise mit horizontal oder schräg abwärts geführten Austrillsöffnungen versehen. Bei einer darartigen Anordnung treffen der Verbrennungsluftstrom und der Brennstoffstrom i-nnähernd senkrecht beim Austritt aus der jeweiligen DüseIm trainer of the inner pipe Muuunn can a nozzle with a vertical opening can be used. To prevent clogging of the inner Rohrstutzsns inserted nozzle through fine-grained To avoid material from the fluidized bed, S the nozzle is preferably horizontal or inclined provided downwardly guided outlet openings. In a dar-like arrangement, the combustion air stream meet and the fuel flow i-n approximately perpendicular as it emerges from the respective nozzle
ίο aufeinander, so daß eine intensive Mischung von Verbrennungsluft und Brennstoff stattfindet.ίο one on top of the other, so that an intense mix of Combustion air and fuel takes place.
Die nach oben gerichtete Bewegung des Brennstoff] uftgemisches reißt die feinkörnigen Stoffe aus dem Wirbelbett mit sich aufwärts, die am DüsenkopfThe upward movement of the fuel / air mixture tears out the fine-grained substances the fluidized bed with itself upwards, the one at the nozzle head
ι= von allen Seiten angesaugt werden und somit lebhaft im Wirbelbett umlaufen. Hierdurch wird ein schnelles Ableiten der durch die Verbrennung frei werdenden Wärme an die umlaufenden feinkörnigen Stoffe erreicht, so daß gefährliche Ubcrtemperaturcn vermie-ι = to be sucked in from all sides and thus lively circulate in the fluidized bed. This enables the waste released by the combustion to be quickly diverted Heat reaches the circulating fine-grained substances, so that dangerous excess temperatures are avoided.
ao den werden.ao to be.
Um bei unterbrochener oder stark gedrosselter Luftzufuhr ein Hineinlaufen des zu behandelnden körnigen Gutes aus dem Wirbelbett in den Düsenkörper des äußeren Rohrstutzens zu verhindern, istIn order to prevent the air to be treated from flowing in when the air supply is interrupted or severely restricted To prevent granular material from the fluidized bed in the nozzle body of the outer pipe socket is
as in dem Düsenkörper eine horizontale Sperrplatte in der Weise angebracht, daß zwischen dieser und der Wand des Düsenkörpers nur ein Ringspalt offenbleibt. as in the nozzle body a horizontal locking plate in attached in such a way that only an annular gap remains open between this and the wall of the nozzle body.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Ausblasende des inneren Rohrstutzens bereits kurz unterhalb des Ausblasendes des äußeren Rohrstutzens endet. Auf diese Weise wird eine intensive Durchmischung von Brennstoff und Verbrennungsluft bereits vor dem Austritt aus dem Düsen-Another embodiment of the invention is that the blow-out end of the inner pipe socket ends just below the blow-out end of the outer pipe socket. This way it becomes intense Mixing of fuel and combustion air before it exits the nozzle
körper des äußeren Rohrstutzens erzielt, was sich vorteilhaft auf den gesamten Verbrennungsvorgang auswirkt. Ein derartig ausgebildeter Düsenstock ist jedoch nur dann anwendbar, w»-»n die Gefahr einer Verstopfung der Düse durch körniges Gut aus dembody of the outer pipe socket achieved, which is beneficial to the entire combustion process affects. A nozzle assembly designed in this way can only be used, however, if there is a risk of a Blockage of the nozzle by granular material from the
Wirbelbett nicht gegeben ist und damit keine Verbrennungsluft rückwärts in den Brennstoff führenden Rohrstutzen sowie in die Kamme iür die Zufuhr des Brennstoffs eindringen und dort ein explosives Gemisch entstehen kann.There is no fluidized bed and therefore no combustion air leading backwards into the fuel Pipe socket as well as in the chamber for the supply of the Penetrate fuel and an explosive mixture can arise there.
Bei Wirbelschichtöfen mit großer Querschnittsfläche hat es sich als zweckmäßig erwiesen, oberhalb des Wirbelschichtbodens mehrere Kammern für die Zufuhr der Verbrennungsluft und unterhalb des Wirbelschichtboden» mehrere Kammern für die Zufuhr de» Brennstoffs nebeneinander anzuordnen, wobei der Wirbelschichtboden in den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Kammern durch Eisenträger versteift und abgestützt wird, damit die tragenden Teile des Wirbelschichtbodens frei vonIn the case of fluidized bed ovens with a large cross-sectional area, it has been found to be useful above the fluidized bed floor several chambers for the supply of combustion air and below the Fluidized bed »several chambers for the supply of the» fuel to be arranged side by side, the fluidized bed floor in the spaces between the individual chambers through Iron girders are stiffened and supported so that the load-bearing parts of the fluidized bed floor are free from
SS überhitzungen und gefährlichen Wärmespannungen bleiben. Die über dem Wirbelschichtboden angeordneten Kammern für die Zufuhr der Verbrennungsluft werden vor Uberlemperaturen in der Weise geschützt, daß die Düsenstöcke 10 bis 30 cm, vorzugvSS overheating and dangerous thermal stresses remain. The chambers for the supply of combustion air, arranged above the fluidized bed floor are protected from excess temperatures in such a way that the nozzle holders 10 to 30 cm, preferably
weise 20 bis 30 cm über die oberen Teile der Kammern für die Zufuhr der Verbrennungsluft hinausragen. Auf diese Weise ist es möglich, daß sich um die Rohrstutzen herum körniges Gut aus dem Wirbelbett ablagert, das wie eine würmeisolierendewise 20 to 30 cm above the upper parts of the chambers for the supply of combustion air. In this way it is possible to get around the pipe socket around it deposits granular material from the fluidized bed, which acts as an anti-worm
Schicht zwischen dem glühenden Wirbelbett und den Oberteilen der Kammern für die Zufuhr der Verbrennungsluft wirkt. Eine andere Möglichkeit /ur Wärmeisolierung besteht durin, die oberen Kummer-Layer between the glowing fluidized bed and the Upper parts of the chambers for the supply of combustion air works. Another possibility / ur thermal insulation is to use the upper sorrow
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(eile mit isolierend wirkenden Dümmschjchlun zu versehen.(Hurry up with an isolating Dümmschjchlun Mistake.
In bestimmten Fällen isi es wünschenswert, die im Wirbelbett erhitzten Feststoffe durch den Wirbelschichlboden abzuführen. F.rfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß an Stelle eines geschlossenen Wirbelschichtbodens ein Rost aus parallel nebeneinander angeordneten Rohren für die Zufuhr der Verbrennungsluft gebildet wird. In den Rohren sind konzentrisch oder exzentrisch die Rohre für die Zufuhr des Brennstoffs untergebracht. Die Düsenstöcke sind in einem Abstand von 0,2 bis O1S m voneinander in die Rohre eingesetzt. Die Rohre für die Zufuhr des Brennstoffs können auch unterhalb der Rohre für die Zufuhr der Verbrennungsluft angebracht sein.In certain cases it is desirable to remove the solids heated in the fluidized bed through the fluidized bed. According to the invention, this aim is achieved in that, instead of a closed fluidized bed floor, a grate is formed from pipes arranged in parallel next to one another for the supply of the combustion air. The tubes for the supply of the fuel are housed concentrically or eccentrically in the tubes. The nozzle assemblies are at a distance of 0.2 to 1 O S m from each other used in the pipes. The pipes for the supply of the fuel can also be attached below the pipes for the supply of the combustion air.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Verbrennungsluft durch eine Vielzahl von einzelnen Zuführungen im Wirbelschichtboden in das Wirbelbett cingeblasen wird, wobei der Verbrennungsluft eine uosierte Menge Brennstoff, sei es in Form von Gasen oder Dämpfen oder Flüssigkeiten, beigegeben wird. An dem Ausblasende in das Wirbelbett kommt es /u einer guten Mischung, so ddß die Verbrennung sehr schnell einsetzt und in kürzester Zeit beendet ist. Hierbei kann mit geringstem Luftüberschuß und relativ kleiner Wirbelbett höhe von beispielsweise 0,5 bis I m gearbeitet werden. Es ist dann meistens ausreichend, daß die Verbrennungsluft durch ein Gebläse auf 1000 bis 1500 mm WS, bei schweren Stoffen auch auf bis 2000 mm WS, verdichtet wird. Da die beiden konzentrischen Rohrstutzen der Düsenstöcke keine starre Verbindung miteinander haben, sondern in die Wände verschiedener Kammern eingesetzt sind, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gegen thermische Dehnungsspannungen unempfindlich.The advantages achieved by the invention are in particular that the combustion air through a large number of individual feeds in the fluidized bed floor are blown into the fluidized bed, whereby the combustion air is a metered amount Fuel, be it in the form of gases or vapors or liquids. At the discharge end into the fluidized bed there is / u a good one Mixture, so that the combustion starts very quickly and ends in a very short time. Here can can be worked with the smallest excess of air and a relatively small fluidized bed height of, for example, 0.5 to 1 m. It is then usually sufficient that the combustion air is blown to 1000 to 1500 mm water column by a fan, also for heavy materials up to 2000 mm WS, is compacted. Since the two concentric pipe sockets of the nozzle assemblies have no have rigid connection with each other, but are inserted into the walls of different chambers is the device according to the invention is insensitive to thermal expansion stresses.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt und wird im folgenden näher erläutert:The device according to the invention is shown by way of example in the drawings and is shown in FIG the following is explained in more detail:
Fig. I zeigt einen Querschnitt durch einen Wirbelschichtofen 1, dem feinkörnige zu behandelnde Stoffe durch die Förderschnecke 2 in das Wirbelbett 3 zugeführt und nach der thermischen Behandlung über den Rohrstutzen 4 abgezogen werden. In den Öffnungen des Wirbelschichtbodens 5 sind die Düsenstöcke 6 eingesetzt, die mit ihrem äußeren Rohrstutzen 7 mit der Kammer 8 für die Zufuhr der Verbrennungsluft und mit ihrem inneren Rohrstutzen 9 mit der Kammer 10 für die Zufuhr des Brennstoffs in Verbindung stehen.Fig. I shows a cross section through a fluidized bed furnace 1, the fine-grained to be treated Substances fed by the screw conveyor 2 into the fluidized bed 3 and after the thermal treatment can be withdrawn via the pipe socket 4. In the openings of the fluidized bed base 5, the nozzle assemblies 6 are inserted, which with their outer pipe socket 7 with the chamber 8 for the supply of the combustion air and with their inner pipe socket 9 communicate with the chamber 10 for the supply of fuel.
Die F i g. 2 zeigt einen einzelnen Düsenstock, der aus dem äußeren Rohrstutzen 7 und dem inneren Rohrstutzen 9 besteht. Der an dem äußeren Rohrstutzen? befestigte Düsenkörper 11 besitzt an seinem Ausblasende eine kalibrierte Düse 12, die eingeschweißt oder eingesetzt ist. Unterhalb des Ausblasendes ist eine Sperrplatte 13 angeordnet, die das Hineinlaufen von feinkörnigen Feststoffen aus dem Wirbelbett bei gestoppter bzw. stark gedrosselter Luft· zufuhr in den Ringraum zwischen dem äußeren und inneren Rohrstutzen unterbindet. Die Haltecisen 14 der Sperrplatte 13 sind als Wirbelfliigcl ausgebildet und geben der austretenden Verbrennungsluft einen Drall. Am Au«l>liscndc des inneren Rohrstutzen* 9 im eine kalibrierte Düse IS angebracht, die horizon* lul oder seh rüg ubwHrts führende Ausströmöffnungen IA besitzt, um dan Hineinfallen \on Feinkorn beimThe F i g. 2 shows a single nozzle assembly, which consists of the outer pipe socket 7 and the inner Pipe socket 9 consists. The one on the outer pipe socket? attached nozzle body 11 has on his Blowing out a calibrated nozzle 12 which is welded in or inserted. A blocking plate 13 is arranged below the discharge end, which prevents fine-grained solids from flowing in from the fluidized bed when the air is stopped or strongly restricted. supply in the annulus between the outer and inner pipe socket prevents. The retaining iron 14 the locking plate 13 are designed as vortex flaps and give the exiting combustion air a swirl. On the outside of the inner pipe socket * 9 in a calibrated nozzle IS attached, the horizon * lul or very rebuilt leading outflow openings IA owns to fall \ on fine grain when Stillstand otler hei geringer Luftzufuhr zu unlerbinden. Die um inneren Rohrstutzen 9 iingebrachlen Flügel 17 ermöglichen eine zentrale Lagerung des Rohrstutzens 9,Standstill or unbind when there is little air supply. The around inner pipe socket 9 iingebrachlen Wing 17 allow central storage of the Pipe socket 9,
ρ Die gestrichelt dargestellte Düse 21 wird dann verwendet, wenn das Ausblasende des inneren Rohrstutzens 9 bereits kurz unterhalb des Ausblasendes des äußeren Rohrsiulzcns 7 endet. Wie auch in der Fig. I, bezeichnen 5 den Wirhelschichtboden, 8 die ρ The nozzle shown in dashed lines 21 is then used when the blowing-out of the inner pipe connection piece 9 already ends just below the Ausblasendes the outer Rohrsiulzcns. 7 As in FIG. I, 5 denotes the fluidized bed soil, 8 denotes the
ίο Luftkammer und 10 die Brennstoffkammer.ίο air chamber and 10 the fuel chamber.
Die Fig. 3 gibt einen Querschnitt durch einen Wirbelschichtofen 1 wieder, bei dem oberhalb vom Wirbelschichtofen 5 mehrere Kümmern 8 für die Zufuhr der Verbrennungsluft und unterhalb derselbenFig. 3 shows a cross section through a fluidized bed furnace 1, in which above from Fluidized bed furnace 5 several take care of 8 for the supply of the combustion air and below the same
lä mehrere Kammern 10 für die Zufuhr ties Brennstoffs in die Düsenstöcke 6 angeordnet sind. Zwischen den einzelnen Kammern für die Zufuhr des Brennstoffs sind Eisenträger 18 für die Versteifung und Abstützung des WirbcNc^'chincidens angeordnet.lä several chambers 10 for the supply of ties fuel into the nozzle assemblies 6 are arranged. Between the individual chambers for the supply of the Fuel iron supports 18 for stiffening and supporting the WirbcNc ^ 'chincidens are arranged.
so Aus F i g. 4 ist zu entnehmen, daß die Zuführ der Verbrennungsluft über die Rohrleitung 19 und die Zufuhr des Brennstoffs über die in der Rohrleitung exzentrisch angeordneten Rohrleitung 20 /u dem Düsenstock erfolgt. Mit gestrichelten Linien ist an-so from fig. 4 it can be seen that the supply of the Combustion air via the pipe 19 and the supply of fuel via the in the pipe eccentrically arranged pipe 20 / u the nozzle assembly takes place. Dashed lines indicate
3$ gedeutet, daß die Rohrleitung 20 für die Zufuhr des Brennstoffs auch außerhalb des rohrförmigen Körpers für die Zufuhr der Verbrennungsluft ungeordnet werden kann. Bei einer Wirbelbetthöhe von 0,5 mm betragen3 $ indicated that the pipeline 20 for the supply of the Fuel also outside of the tubular body for the supply of the combustion air in a disordered manner can be. With a fluidized bed height of 0.5 mm die Maximalabstände zwischen den einzelnen Düsenstöcken 0,3 m. Bei einer Wirbelbetthöhe von I m kann der Abstand bis zu 0.5 m betragen. Somit entfallen im ersten Fall 0,09 cm-, im zweiten Fall 0,25 cm'-' Bettquerschnitt auf jede Zuführung.the maximum distance between the individual nozzle assemblies is 0.3 m, with a fluidized bed height of 1 m the distance can be up to 0.5 m. This means that 0.09 cm- is omitted in the first case and 0.09 cm in the second 0.25 cm '' bed cross section on each feeder.
Claims (6)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1758244C true DE1758244C (en) | 1971-12-23 |
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