DE2525745C2

DE2525745C2 - Melting chamber firing with fly ash recirculation

Info

Publication number: DE2525745C2
Application number: DE19752525745
Authority: DE
Inventors: Fritz 4200 Oberhausen Eilers
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1975-06-10
Filing date: 1975-06-10
Publication date: 1983-10-20
Also published as: DE2525745A1; CS186739B2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schmelzkammerfeuerung für einen Dampferzeuger mit nachgeschalteten Staubabscheidern und Flugasche-Rückführung, bei der die Flugasche über eine sich im Bereich des Schmelzkammerbodens befindende Düse in einem spitzen Winkel gegen die Schmelzenoberfläche in den Brennraum eingeblasen wird.The invention relates to a melting chamber firing system for a steam generator with downstream dust collectors and fly ash recirculation, in which the fly ash spreads over a surface in the area of the melting chamber floor located nozzle at an acute angle against the melt surface in the combustion chamber is blown in.

Dampfkessel zur Dampferzeugung sind in zahlreidien Variationen bekannt. Insbesondere werden zur Erzeugung von Dampf bei überkritischem Druck sogenannte Zwangsdurchlaufkessel verwendet. Der Gesamtaufbau eines Dampferzeugers läßt sich den jeweiligen Bedingungen (Rauchgas- und Arbeitsmittelbewegung, Dampfzustand, Platzverhältnisse usw.) weitgehend anpassen. Die nachfolgend beschriebene Erfindung läßt sich daher an sehr vielen verschiedenen Typen anwenden.There are numerous steam boilers for generating steam Known variations. In particular, they are used to generate steam at supercritical pressure so-called once-through boiler is used. The overall structure of a steam generator can be the respective conditions (flue gas and working medium movement, steam condition, spatial conditions, etc.) to a large extent adjust. The invention described below can therefore be applied to very many different types use.

Es ist bekannt, daß Bauart und Betriebsweise feuerbeheizter Dampferzeuger wesentlich durch die im Brennstoff enthaltenen Verunreinigungen beeinflußt werden. Die unverbrennlichen Beimengungen fallen als Asche oder Schlacke in der Brennkammer, in den Rauchgaskanälen und in den Heizflächenteilen an und müssen, soweit möglich, entfernt werden. Bei Schmelzkammerfeuerungen wird die Temperatur in einem Teil des Brennraumes so hoch gehalten, daß die Asche weitgehend eingeschmolzen und in flüssigem Zustand gehalten und ausgetragen werden kann. Feine Ascheteilchen werden aber trotzdem durch den Rauchgasstrom bis in den Kamin getragen und ausgeworfen bzw. durch Staubabscheider festgehalten. Das Ausscheiden des Flugstaubes wird beispielsweise durch Elektrofilter oder mechanische Filter erreicht. Der ausgeschiedene Flugstaub wird nach dem Abscheiden, wie an sich bekannt, gesammelt und über Flugstaubdüsen dem Feuerraum wieder zugeführt, damit er sich mit der schmelzenden Schlacke verbindet und leichter und staubfrei abgeführt werden kann.It is known that the design and mode of operation of fire-heated steam generators are significantly influenced by the im Fuel contained impurities are influenced. The incombustible admixtures fall as Ash or slag in the combustion chamber, in the flue gas ducts and in the heating surface parts on and must be removed as far as possible. In the case of melting chamber firing, the temperature is in one part of the combustion chamber kept so high that the ash is largely melted down and in a liquid state can be held and carried out. Fine ash particles are still caused by the flue gas flow Carried into the chimney and ejected or held in place by a dust collector. The retirement of the fly ash is achieved, for example, by electrostatic precipitators or mechanical filters. The retired Airborne dust is collected after separation, as is known per se, and via airborne dust nozzles Firebox fed back so that it combines with the melting slag and lighter and can be discharged dust-free.

Es ist bekannt, den Flugstaub dem Brennraum eines Dampfkessels, der z. B. eine etwa zylindrische Form mit abgeschrägten oberen und unteren Böden hat, im oberen Teil wieder zuzuführen. Dazu kann eine Staubdüse im Bereich der Luft- und Brennstoffzuführung angeordnet sein; der eingeblasene Flugstaub wird von der Luft und dem Brennstoff mitgerissen und gelangt in die heißen Zonen, in denen auch die Schlacke anfällt. Der Flugstaub kann auch über Leitungen in den unteren Teil der Brennkammer eingeführt werden (FR 10 47 669). Ein Teil des eingeblasenen oder eingeführten Flugstaubes verbindet sich mit der Schlacke und wird zum Schmelzen gebrachtIt is known that the flue dust in the combustion chamber of a steam boiler which z. B. an approximately cylindrical shape with has sloping upper and lower floors to feed again in the upper part. A Dust nozzle be arranged in the area of the air and fuel supply; the blown airborne dust becomes carried away by the air and the fuel and gets into the hot zones, which is also where the slag is accrues. The fly ash can also be introduced into the lower part of the combustion chamber via pipes (FR 10 47 669). Part of the blown or introduced fly ash combines with the slag and becomes melted

Weiter ist bekannt, die Flugstaubdüsen durch Luft oder Wasser zu kühlen; sie können deshalb beispielsweise in einer Zweitluftdüse der Feuerung angebracht werden (VGB, Fachkunde für den Dampfkraftwerksbetrieb, 2. Auflage (1971), Seite 320).It is also known to cool the airborne dust nozzles with air or water; they can therefore for example be installed in a second air nozzle of the furnace (VGB, specialist knowledge for steam power plant operation, 2nd edition (1971), page 320).

Bei den bekannten Ausführungen wird ein relativ großer Teil der Flugasche nicht geschmolzen, sondern gelangt wieder in den Rauchgasstrom und muß in den Filtern erneut abgeschieden werden. Die Filterbelastung ist daher sehr hoch und die Filter müssen laufend gereinigt werden.In the known designs, a relatively large part of the fly ash is not melted, but gets back into the flue gas flow and has to be separated again in the filters. The filter load is therefore very high and the filters must be cleaned regularly.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Schmelzkammerfeuerung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine größere Menge der eingeblasenen Flugasche gebunden wird, wobei eine ausreichende Kühlung der Düse zur Rückführung der Flugasche gewährleistet sein soll.The task is therefore to provide a melting chamber firing system of the type mentioned at the beginning to improve that a larger amount of the blown fly ash is bound, with a sufficient Cooling of the nozzle for returning the fly ash should be guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Düse für die Flugasche in den Brennraum hineinragt und aus Innenrohr, umhüllendem Kühlrohr, wandseitigem Schutzschild und mündungsseitigem Kragen besteht.According to the invention, this object is achieved in that the nozzle for the fly ash enters the combustion chamber protrudes and consists of inner tube, enveloping cooling tube, wall-side protective shield and mouth-side collar consists.

Das umhüllende Kühlrohr umschließt vorteilhaft das Innenrohr schraubenförmig. Die Rohrwindungen sind miteinander verschweißt und bilden einen einzigen Körper, der für sich allein auswechselbar ist.The enveloping cooling tube advantageously encloses the inner tube in a helical manner. The pipe turns are welded together and form a single body that can be replaced by itself.

Es ist zweckmäßig, die Einblasdüse gegen die radiale Richtung schräg zu stellen, so daß der Einblasstrahl tangential zu einem gedachten Kreis auftrifft, der zwischen Schlackenauslauf und Kesselwand liegt. Hierdurch wird die Schlackenschmelze ständig in einer gewissen Bewegung gehalten; der Einblasstrahl mit der Flugasche trifft jeweils einen »frischen« Bereich, der noch nicht verkrustet ist und die Einbingung der Ascheteilchen erleichtert.It is advisable to place the injection nozzle at an angle against the radial direction so that the injection jet meets tangentially to an imaginary circle that lies between the slag outlet and the boiler wall. As a result, the slag melt is kept constantly in a certain movement; the injection jet with the Fly ash hits a "fresh" area that has not yet become encrusted and the incorporation of the Ash particles relieved.

Die Flugasche wird in einem spitzen Winkel — vorzugsweise 20° bis 45° — gegen die Oberfläche der Schmelze eingeblasen. Hierdurch ergibt sich die überraschende Möglichkeit, die Flugasche beim Einblasen in die Oberfläche der Schmelze »einzudrücken« und damit wesentlich besser als bisher einzubinden und zum Schmelzen zu bringen.The fly ash is at an acute angle - preferably 20 ° to 45 ° - against the surface of the Blown in melt. This results in the surprising possibility of the fly ash being blown in "to be pressed" into the surface of the melt and thus to be integrated much better than before and for Bring melting.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Flugaschedüse wird das Innenrohr keinen unzulässig hohen Temperaturen ausgesetzt. Eventuell verschlissene Teile können leicht ausgewechselt werden. Weitere Eigenschaften der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden anhand der Zeichnungen beispielhaft erläutert. Die Figuren zeigenIn the embodiment of the fly ash nozzle according to the invention, the inner tube is not inadmissibly high Exposed to temperatures. Any worn parts can easily be replaced. Other properties the device according to the invention are explained by way of example with reference to the drawings. the Figures show

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Dampfkessel mit Schmelzkammerfeuerung;1 shows a section through a steam boiler with melting chamber firing;

Fig. 2 ein Detail der Fig. 1, nämlich einen Schnitt durch eine Düse;FIG. 2 shows a detail of FIG. 1, namely a section through a nozzle;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Dampfkessel gemäß F i g. 1 entlang der Schnittlinie 3... 3.FIG. 3 shows a section through the steam boiler according to FIG. 1 along the section line 3 ... 3.

In F i g. 1 ist der untere Teil eines Dampfkessels mit dem Brennraum (1) und dem unteren Teil des Dampfkesselkörpers (2) mit Rohrschlangen und Rauchgasführung dargestellt. Der Brennraum ist im wesentlichen als zylindrischer Körper gestaltet, dessen obere und untere Wandungen abgeschrägt sind. Im oberen Bereich des Brennraumes sind mehrere Einlaßöffnungen (4), (5), (6) für die Zuführung von Brennstoff, LuftIn Fig. 1 is the lower part of a steam boiler with the combustion chamber (1) and the lower part of the Steam boiler body (2) shown with pipe coils and flue gas duct. The combustion chamber is essentially designed as a cylindrical body, the upper and lower walls of which are beveled. At the top In the area of the combustion chamber are several inlet openings (4), (5), (6) for the supply of fuel and air

sowie bisher für die Zuführung von Flugasche vorhanden. Am Boden der Schmelzenkammer (9) befindet sich die Schmelze (8). Die Schmelzkammer hat einen Schlackenauslauf (10).as well as previously available for the supply of fly ash. At the bottom of the melt chamber (9) is the melt (8). The melting chamber has a slag outlet (10).

Die erfindungsgemäße Düse (12) für Flugasche ist im Bereich der Schmelzkammer (9), also unterhalb des Brennraumes, angeordnetThe nozzle (12) according to the invention for fly ash is in the area of the melting chamber (9), that is, below the Combustion chamber, arranged

Die Düse ist gegen die Horizontale geneigt und steht gemäß F i g. 3 schräg zur radialen Richtung.The nozzle is inclined to the horizontal and is in accordance with FIG. 3 oblique to the radial direction.

Der Einblasstrahl trifft auf die Oberfläche der ^|0 Schmelze tangential zu einem (gedachten) Kreis (14), der zwischen Schlackenauslauf und Kesselwand (15) liegt.The injection jet hits the surface of the ^{| 0} melt tangentially to an (imaginary) circle (14), which lies between the slag outlet and the boiler wall (15).

Der Kreis (14) ist hinreichend groß zu wählen, damit der eingeblasene Flugstaub ausreichend Zeit zur Einbindung hat, bevor die Schlacke in den Schlackenauslauf (10) eintritt. Der Kreis darf jedoch nicht so groß gewählt werden, daß der Kragen (18) der Düse die Wand der Brennkammer berührt, da sonst das Freischmelzen der Düse gefährdet ist und die Düse verstopfen kann.The circle (14) should be selected to be large enough so that the airborne dust that is blown in has sufficient time Has integration before the slag enters the slag outlet (10). However, the circle must not be that big be chosen that the collar (18) of the nozzle touches the wall of the combustion chamber, otherwise the Melting free of the nozzle is at risk and the nozzle can clog.

Die Düse wird mit Luft, vorgewärmter Luft oder warmem Rauchgas betrieben. Die Strahlrichtung ist etwa 20° bis 45° gegen die Oberfläche der Schmelze geneigt. Die Strahlgeschwindigkeit wird hinreichend groß gewählt, um den eingeblasenen Flugstaub in die Oberfläche der Schmelze »einzudrücken«.The nozzle is operated with air, preheated air or warm flue gas. The beam direction is inclined about 20 ° to 45 ° against the surface of the melt. The jet speed becomes sufficient chosen large in order to "press" the blown airborne dust into the surface of the melt.

Die Fig. 2 zeigt Einzelheiten zum Aufbau der erfindungsgemäßen Düse. Die Düse ragt durch die Kesselwand (15), die durch bestiftete und bestampfte Heizflächen gegen zu hohe Sirahlur-gswärme geschützt ist Neben dem Innenrohr (13) ist an der Mündung (17) der Düse ein Kragen (18) vorgesehen. Dieser Kragen gibt der ablaufenden, flüssigen Schlacke die Möglichkeit, ohne Verschluß der Düse (12) von dieser ablaufen zu können. Um den Wärmeverschleiß zu vermindern, isi eine Kühlrohrwicklung (19) vorgesehen, die im Kesselbereich der Düse diese umgibt. Die Kühlrohrwindungen sind über die Leitungen (20), (21) nach lußen geführt. Der aus der Rohrwicklung gebüdete Schutzschild (19a^ verschließt die Durchtrittsöffnung in der Außenwand der Brennkammer und verhindert das Austreten von flüssiger Schlacke. Die Kühlrohrwicklung ist als ein einziges Bauteil ausgeführt und kann — wie das Innenrohr — leicht ausgewechselt werden. Die Halterung der Düse (12) besteht aus zunderbeständigem Silizium-Chromstahl. Die Düse muß weit genug in den Brennraum hineinragen, damit die Schlacke frei abtropfen kann.Fig. 2 shows details of the structure of the nozzle according to the invention. The nozzle protrudes through the Kettle wall (15), which is protected against excessively high Sirahlur heat by pinned and tamped heating surfaces In addition to the inner tube (13), a collar (18) is provided on the mouth (17) of the nozzle. That collar gives the flowing, liquid slag the opportunity to run off the nozzle (12) without closing it to be able to. To reduce heat wear, a cooling tube winding (19) is provided in the boiler area the nozzle surrounds it. The cooling pipe windings are led to the outside via lines (20), (21). The protective shield (19a ^ closes the passage opening in the outer wall of the combustion chamber and prevents it from escaping liquid slag. The cooling tube winding is designed as a single component and can - like that Inner tube - easily exchanged. The nozzle holder (12) is made of non-scaling Silicon chrome steel. The nozzle must protrude far enough into the combustion chamber so that the slag is free can drain.

Die bestiftete Kühlrohrwindung ist vorzugsweise von einer Silizium-Carbid-Masse fest umgeben, so daß auch hier eine bessere Wärmeverteilung und Schutzwirkung hervorgerufen wird.The pinned cooling tube winding is preferably firmly surrounded by a silicon carbide mass, so that a better heat distribution and protective effect is produced here.

Durch die Verwendung der neuen Einblasdüse ist es möglich, die Staubentwicklung zu reduzieren, die Staubabscheider zu entlasten und mögliche Umwelt- und Kesselschäden auf ein Minimum zu reduzieren. Unter Kesselschäden werden insbesondere Ascheerosionen verstanden.By using the new injection nozzle, it is possible to reduce the amount of dust that To relieve dust separators and to reduce possible environmental and boiler damage to a minimum. Boiler damage is understood to mean in particular ash erosion.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Melting chamber firing for a steam generator with downstream dust separators and fly ash recirculation, in which the fly ash is blown into the combustion chamber via a nozzle located in the area of the melting chamber bottom at an acute angle against the melt surface, characterized in that the nozzle (12) for the fly ash protrudes into the combustion chamber and consists of an inner tube (13), an enveloping cooling tube (19), a protective shield (19a) on the wall and a collar (18) on the mouth

2. Melting chamber furnace according to claim 1, characterized in that the enveloping The cooling tube (19) encloses the inner tube (13) in a helical manner, the tube coils with one another are welded and form a single body.

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