DE19801430B4 - Coal dust combustion device with a filter device for hot gases - Google Patents

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Abstract

Kohlestaubfeuerungsvorrichtung mit einer Filtervorrichtung für heiße Gase zur Entfernung von unerwünschten Teilchen aus dem durch die Kohlestaubfeuerung entstehenden heißen Gas mit einem Fließbett, das hitzebeständige, aus oxidischen Zirkoniumverbindungen bestehende Kugeln oder Partikel aufweist, an denen die unerwünschten Teilchen adsorbiert werden.Coal dust firing device with a filter device for hot gases for removing undesirable particles from the hot gas resulting from the coal dust firing with a fluidized bed which has heat-resistant spheres or particles consisting of oxidic zirconium compounds, on which the unwanted particles are adsorbed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kohlestaubfeuerungsvorrichtung mit einer Filtervorrichtung für heiße Gase mit den Merkmalen des Anspruchs 1, um aus durch die Kohlestaubfeuerung entstehenden heißen Gas im Gas befindliche feste oder flüssige Bestandteile herauszufiltern. Diese Bestandteile werden im folgenden unerwünschte Teilchen genannt.The invention relates to a coal dust combustion device with a filter device for hot gases with the features of claim 1, from by the coal dust firing emerging hot gas solid or liquid in the gas Filter out components. These components are as follows undesirable Called particles.

Eine Filtervorrichtung der vorgenannten Art wird beispielsweise im Anschluß an eine Kohlestaubfeuerung benötigt, um aus heißem Gas Schlacke und Aschepartikel (unerwünschte Teilchen) zu entfernen. A filter device of the aforementioned Type is, for example, following coal dust firing needed to get out of hot Remove gas slag and ash particles (unwanted particles).

Das durch eine Kohlestaubfeuerung entstehende Gas weist Temperaturen von ca. 1500°C auf. Derart hohe Gastemperaturen sind erwünscht, um Gasturbinen unmittelbar mit hohen Wirkungsgraden betreiben zu können.With coal dust combustion The resulting gas has temperatures of around 1500 ° C. Such high gas temperatures are welcome to operate gas turbines directly with high efficiency can.

Ist das heiße Gas jedoch durch unerwünschte Teilchen verunreinigt, so treten erhebliche Korrosionsprobleme an der Turbine auf.However, the hot gas is due to unwanted particles contaminated, there are significant corrosion problems on the turbine on.

Es ist bekannt, flüssige Schlacke durch ein keramisches Kugelbett aus einem heißen Gas herauszufiltern. Auf der Oberfläche der keramischen Kugeln wird die Schlacke weitgehend abgeschieden. Es verbleiben jedoch noch unerwünschte Teilchen mit Durchmessern von ca. 5 μm im Gas. Der Anteil der unerwünschten Teilchen im Gas beträgt dann noch einige 100 ppm.It is known to be liquid slag filter out of a hot gas through a ceramic ball bed. On the surface the slag is largely separated from the ceramic balls. However, there are still undesirable ones Particles with diameters of approx. 5 μm in the gas. The percentage of unwanted Particles in the gas then some 100 ppm.

Ein Anteil von einigen 100 ppm ist schätzungsweise eine Größenordnung zu hoch, um 1500 °C heißes Gas unmittelbar bedenkenlos in eine Turbine einleiten zu können. Es ist daher erforderlich, zu höheren Reinheitsgraden zu gelangen.A proportion of some 100 ppm is Estimated an order of magnitude too high, around 1500 ° C hot To be able to introduce gas directly into a turbine without hesitation. It is therefore necessary to higher Purity grades.

Es ist bisher nicht gelungen, die Konzentration der unerwünschten Teilchen in einem 1500 °C heißen Gas weiter abzusenken.So far it has not succeeded in Concentration of the unwanted Particles in a 1500 ° C be called Lower gas further.

Aus der Druckschrift DE 39 10 716 A1 ist ein Reaktor zum Entfernen von unerwünschten Teilchen aus einem Rauchgas eines Wirbelschichtsreaktors bekannt. Ein Fließbett ist vorgesehen, das hitzebeständige Kugeln aufweist, an denen unerwünschte Teilchen adsorbiert werden. Die Temperaturen, die in einem Rauchgas auftreten, sind erheblich geringer, als dies bei einer Kohlestaubfeuerung der Fall ist.From the publication DE 39 10 716 A1 a reactor for removing unwanted particles from a flue gas of a fluidized bed reactor is known. A fluidized bed is provided which has heat-resistant spheres on which undesirable particles are adsorbed. The temperatures that occur in a flue gas are considerably lower than is the case with coal dust firing.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Kohlestaubfeuerungsvorrichtung mit einer Filtervorrichtung, mit der der Reinheitsgrad eines 1500 °C heißen Gases so gesteigert werden kann, daß mit dem Gas störungsfrei unmittelbar Turbinen betrieben werden können.The object of the invention is to create a coal dust combustion device with a filter device, with which the purity of a 1500 ° C gas can be increased can that with the Gas trouble free Turbines can be operated directly.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The task is accomplished by a device solved with the features of claim 1. Advantageous configurations result from the subclaims.

Die anspruchsgemäße Kohlestaubfeuerungsvorrichtung mit einer Filtervorrichtung weist ein Fließbett auf. Das Fließbett umfaßt hitzebeständige, aus oxidischen Zirkoniumverbindungen bestehende Kugeln oder Partikel, die unerwünschte Teilchen an ihren Oberflächen adsorbieren. Das Fließbett weist einen Behälter mit einem Gaseinlaß und einem Gasauslaß auf. Der Durchmesser der Kugeln oder Partikel kann einige Millimeter betragen.The sophisticated coal dust burner with a filter device has a fluidized bed. The fluid bed includes heat resistant, from spheres or particles consisting of oxidic zirconium compounds, the unwanted Particles on their surfaces adsorb. The fluid bed assigns a container with a gas inlet and a gas outlet. The diameter of the balls or particles can be a few millimeters be.

Durchströmt das heiße Gas das Fließbett entgegengesetzt zur Schwerkraft, so wird durch die Bewegung der Kugeln oder Partikel im Fließbett stets eine besonders große Oberfläche im Vergleich zu einem einfachen Kugelbett angeboten, an denen die unerwünschten Teilchen adsorbiert werden können. So ist es möglich, die Filterwirkung und damit die Reinheitsgrade zu verbessern.The hot gas flows through the fluidized bed in the opposite direction to gravity, so through the movement of the balls or particles in the fluid bed always a particularly large one surface compared to a simple ball bed offered on which the unwanted Particles can be adsorbed. So Is it possible, to improve the filter effect and thus the purity.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Durchmesser der Kugeln oder Partikel im Fließbett durchschnittlich nicht mehr als 1 mm. Bei gleicher Gesamtmasse der Kugeln oder Partikel im Fließbett werden bei besonders kleinen Durchmessern der Kugeln oder Partikel im Fließbett entsprechend große Oberflächen bereitgestellt, an denen unerwünschte Teilchen adsorbiert werden können.In an advantageous embodiment of the invention the diameter of the balls or particles in the fluidized bed is not on average more than 1 mm. With the same total mass of the balls or particles in the fluid bed with particularly small diameters of the balls or particles in the fluid bed accordingly size surfaces provided where unwanted Particles can be adsorbed.

Die Kugeln oder Partikel im Fließbett bestehen aus einem keramischen Material, um die erforderliche Temperaturbeständigkeit sicherzustellen. Bei der Materialwahl ist auf hohe Affinität zu den unerwünschten Teilchen zu achten, die aus dem Gas herausgefiltert werden.The balls or particles are in the fluidized bed Made of a ceramic material to the required temperature resistance sure. When choosing the material, there is a high affinity for the undesirable Pay attention to particles that are filtered out of the gas.

Die Kugeln oder Partikel bestehen beispielsweise aus ZrO2 oder ZrSiO4.The balls or particles consist, for example, of ZrO 2 or ZrSiO 4 .

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erfindungsgemäße Fließbett einer ersten Filtereinrichtung nachgeschaltet. Die erste Filtereinrichtung besteht insbesondere aus einem keramischen Kugelbett. Die gewünschte höhere Reduzierung der unerwünschten Teilchen wird bei dieser Ausführungsform durch Verwendung zweier Komponenten verwirklicht. In der zweiten Komponente (Fließbett) befindet sich eine frische, stark adsorbierende Oberfläche. Durch die frische, stark adsorbierende Oberfläche lassen sich höhere Reinheitsgrade im Vergleich zum eingangs genannten Stand der Technik erzielen.Another advantageous Embodiment of the invention is the fluidized bed according to the invention downstream of the first filter device. The first filter device consists in particular of a ceramic ball bed. The desired higher reduction the unwanted Particle becomes in this embodiment realized by using two components. In the second Component (fluid bed) there is a fresh, strongly adsorbing surface. By the fresh, strongly adsorbing surface allows higher levels of purity compared to the prior art mentioned above.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel vorgesehen, die die adsorbierenden Partikel oder Kugeln im Fließbett kontinuierlich gegen regenerierte Partikel oder Kugeln austauschen. Der Reinheitsgrad des heißen Gases kann so weiter gesteigert werden.In a further advantageous embodiment of the Invention means are provided which are the adsorbent particles or balls in the fluidized bed replace continuously with regenerated particles or spheres. The degree of purity of the hot Gases can be further increased in this way.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Kugeln oder Partikel des Fließbettes ein höheres spezifisches Gewicht auf als die unerwünschten Teilchen. Ferner sind zugleich Mittel vorgesehen, die das zu reinigende Gas entgegengesetzt zur Schwerkraft durch das Fließbett leiten.In a further advantageous embodiment of the invention, the balls or particles of the fluidized bed have a higher specific weight than the unwanted particles. Furthermore, means are also provided which guide the gas to be cleaned through gravity through the fluidized bed.

Werden bei der vorgenannten Ausführungsform die Kugeln oder Partikel des Fließbettes mit den unerwünschten Teilchen beladen, so sinkt hierdurch das spezifische Gewicht der beladenen Kugeln oder Partikel. Die Kugeln oder Partikel mit den adsorbierten unerwünschten Teilchen weisen dann ein geringeres spezifisches Gewicht auf im Vergleich zu den Kugeln oder Partikeln, die frei von unerwünschten Teilchen sind.Are in the aforementioned embodiment the balls or particles of the fluidized bed with the unwanted Loading particles, this reduces the specific weight of the loaded balls or particles. The balls or particles with the adsorbed unwanted Particles then have a lower specific weight Compared to the balls or particles that are free of unwanted particles are.

Die spezifisch leichteren Teilchen werden an die Oberfläche des Fließbettes gespült und bei geeignet starkem Gasstrom aus dem Fließbett herausgeblasen. Die herausgeblasenen, mit unerwünschten Teilchen beladenen Kugeln oder Partikel des Fließbettes werden dann regeneriert und von unten dem Fließbett wieder zugeführt.The specifically lighter particles be to the surface of the fluid bed rinsed and blown out of the fluidized bed with a suitably strong gas flow. The blown out with unwanted particles loaded balls or particles of the fluidized bed are then regenerated and from below the fluid bed fed again.

Die Dichte von ZrSO4 beträgt ca. 8 g/cm3. Die Dichte von SiO2-haltiger Asche beträgt ca. 4 g/cm3. Das Fließbett weist zum Beispiel aus ZrSO4 bestehende Kugeln mit einem Durchmesser von einem Millimeter auf. Durch Adsorption können die Kugeln mit einer ca. 100 μm dicken Schicht beladen werden. Hierdurch nimmt die Dichte einer jeden beladenen Kugel um ca. ein Drittel ab. Dieser Dichteunterschied reicht regelmäßig aus, um den gewünschten Austrag zuverlässig herbeiführen zu können.The density of ZrSO 4 is approx. 8 g / cm 3 . The density of ash containing SiO 2 is approx. 4 g / cm 3 . The fluidized bed has, for example, ZrSO 4 balls with a diameter of one millimeter. The spheres can be loaded with an approx. 100 μm thick layer by adsorption. This reduces the density of each loaded ball by about a third. This difference in density is regularly sufficient to reliably achieve the desired discharge.

Bei der vorgenannten Ausführungsform der Erfindung ist sichergestellt, daß stets die beladenen Teilchen automatisch aus dem Fließbett herausgeblasen werden. Es ist ferner kein großer apparativer Aufwand erforderlich, um die Vorrichtung kontinuierlich zu betreiben.In the aforementioned embodiment the invention ensures that always the loaded particles automatically from the fluid bed be blown out. Furthermore, no great expenditure on equipment is required, to operate the device continuously.

Bei der vorgenannten Ausführungsform der Erfindung ist insbesondere Zirkoniumorthosilikat ein geeignetes Material, aus dem die Kugeln oder Partikel vorteilhaft bestehen sollten. Zirkoniumorthosilikat wird aufgrund seiner hohen Dichte zunächst regelmäßig nicht aus dem Fließbett herausgetragen. Werden unerwünschte, bei einer Kohlestaubfeuerung auftretende Teilchen am Zirkoniumorthosilikat adsorbiert, so wird das spezifische Gewicht des beladenen Zirkoniumorthosilikats deutlich verringert. Bei geeignet stark gewähltem Gasstrom werden die beladenen Kugeln oder Partikel herausgeblasen und können in einem nachgeschalteten Zyklon separiert werden.In the aforementioned embodiment zirconium orthosilicate is particularly suitable for the invention Material from which the balls or particles advantageously consist should. Zirconium orthosilicate is due to its high density first regularly not from the fluid bed worn out. If unwanted, Particles on the zirconium orthosilicate occurring during coal dust firing adsorbed, so the specific weight of the loaded zirconium orthosilicate significantly reduced. If the gas flow is suitably strong, the charged ones are loaded Balls or particles are blown out and can be downstream Cyclone can be separated.

Die Geometrie des Fließbettes ist insbesondere so ausgestaltet, daß zum einen die frisch regenerierten Partikel nicht aus dem Fließbett ausgetragen werden und zum anderen keine nennenswerten Druckverluste für die Gasströmung auftreten. Besonders geeignet ist ein zylinderförmiger Behälter, in dem sich die Kugeln oder Partikel befinden. Der Boden des Fließfettes wird durch eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter Kegel gebildet. Die Spitzen der Kegel weisen vom zylinderförmigen Behälter weg. Die Gaseinlässe befinden sich an den Spitzen der Kegel. Das andere Ende des zylinderförmigen Behälters ist offen.The geometry of the fluid bed is especially designed so that on the one hand the freshly regenerated Particles not from the fluid bed are carried out and on the other hand no significant pressure losses for the gas flow occur. A cylindrical container in which the balls are located is particularly suitable or particles. The bottom of the fluid grease is covered by a plurality juxtaposed cone formed. The tops of the cones point from cylindrical Container away. The gas inlets are at the tips of the cones. The other end of the cylindrical container is open.

Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung wird zur Reinigung von Gasen verwendet, die nach einer Kohlestaubfeuerung auftreten. Bei geeignet vorteilhafter Ausführungsform lassen sich so hohe Reinheitsgrade erzielen, daß mit dem Gas störungsfrei unmittelbar Turbinen betrieben werden können.The filter device according to the invention becomes Purification of gases used after coal dust firing occur. In a suitably advantageous embodiment, high levels can be achieved Achieve purity levels with the gas directly without interference Turbines can be operated.

Claims (6)

Kohlestaubfeuerungsvorrichtung mit einer Filtervorrichtung für heiße Gase zur Entfernung von unerwünschten Teilchen aus dem durch die Kohlestaubfeuerung entstehenden heißen Gas mit einem Fließbett, das hitzebeständige, aus oxidischen Zirkoniumverbindungen bestehende Kugeln oder Partikel aufweist, an denen die unerwünschten Teilchen adsorbiert werden.Coal dust combustion device with a filter device for hot gases to remove unwanted Particles from the hot gas generated by coal dust combustion with a fluid bed, the heat resistant, has spheres or particles composed of oxidic zirconium compounds, where the unwanted Particles are adsorbed. Kohlestaubfeuerungsvorrichtung mit einer Filtervorrichtung zur Entfernung von unerwünschten Teilchen aus einem heißen Gas mit den Merkmalen des Anspruchs 1, bei der der Durchmesser der Kugeln oder Partikel im Fließbett durchschnittlich nicht mehr als 1 mm beträgt.Coal dust combustion device with a filter device for Removal of unwanted particles from a hot Gas with the features of claim 1, wherein the diameter of the Balls or particles in the fluid bed is on average not more than 1 mm. Kohlestaubfeuerungsvorrichtung mit einer Filtervorrichtung zur Entfernung von unerwünschten Teilchen aus einem heißen Gas mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 2, bei der das Fließbett einer ersten Filtereinrichtung nachgeschaltet ist.Coal dust combustion device with a filter device for Removal of unwanted particles from a hot Gas with the features of the claims 1 or 2 where the fluid bed is connected downstream of a first filter device. Kohlestaubfeuerungsvorrichtung mit einer Filtervorrichtung zur Entfernung von unerwünschten Teilchen aus einem heißen Gas mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 2 oder 3, bei dem Mittel vorgesehen sind, die die adsorbierenden Partikel oder Kugeln im Fließbett kontinuierlich gegen regenerierte Partikel oder Kugeln austauschen.Coal dust combustion device with a filter device for Removal of unwanted particles from a hot Gas with the features of the claims 1, 2 or 3, in which means are provided which the adsorbing Particles or balls in the fluid bed replace continuously with regenerated particles or spheres. Kohlestaubfeuerungsvorrichtung mit einer Filtervorrichtung zur Entfernung von unerwünschten Teilchen aus einem heißen Gas mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, bei der die Kugeln oder Partikel des Fließbettes ein höheres spezifisches Gewicht aufweisen als die unerwünschten Teilchen, die aus dem Gas herausgefiltert werden sollen und bei dem Mittel vorgesehen sind, die das zu reinigende Gas entgegengesetzt zur Schwerkraft durch das Fließbett leiten.Coal dust combustion device with a filter device for Removal of unwanted particles from a hot Gas with the features of the claims 1, 2, 3 or 4, where the balls or particles of the fluidized bed a higher one have specific gravity than the undesirable particles resulting from the Gas should be filtered out and provided for the agent are the gas to be cleaned opposite to gravity through the fluid bed conduct. Kohlestaubfeuerungsvorrichtung mit einer Filtervorrichtung zur Entfernung von unerwünschten Teilchen aus einem heißen Gas mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, bei der die Kugeln oder Partikel des Fließbettes aus Zirkoniumorthosilikat bestehen.Coal dust combustion device with a filter device for Removal of unwanted particles from a hot Gas with the features of the claims 1, 2, 3, 4 or 5, where the balls or particles of the fluidized bed consist of zirconium orthosilicate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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