DE2743030A1

DE2743030A1 - Wirbelbettbrennkammer

Info

Publication number: DE2743030A1
Application number: DE19772743030
Authority: DE
Inventors: Joergen Bergkvist
Original assignee: Stal Laval Turbin AB
Current assignee: ABB Stal AB
Priority date: 1976-09-30
Filing date: 1977-09-24
Publication date: 1978-04-06
Also published as: SE7610814L; FR2366515A1; JPS5343245A; ES462501A1; SE401866B

Description

Die Erfindung betrifft eine Wirbelbettbrerjnkamnier gemäß dem Oberbegriff des Zuspruches 1.

In jüngerer Zeit wurde vorgeschlagen, die P.rt nnk;¹: r. ,urn von bf?i.spielsweise Dampfkesseln, Gasturbinen oder iilmlichon Anlagen mit einem Wirbelbett zu versehen, das mit Sand, Asche, Kalkstein oder einem anderen geeigneten Material gefüllt ist. Hierdurch erreicht man eine gleichmäßigere und sicherere Temptraturfiteuprung und demzufolge eine vollständigere Verbrennung ohne extrem hohe Temperaturen oder unnötigem Luftüberschuß. Außerdem ist es durch die Wahl eines geeigneten Bettmaterials möglich, unerwünschte Stoffe zu binden, die anderenfalls in der Asche oder in den Rauchgasen auftreten würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, (ine Wirbelbettbrennkammer der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der die

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7mfuhr von Luft und Brennstoff in korrekter und günstiger 1,'ei se erfolgt.

Zur Lotung dieser Aufgabe wird eine Wirbelbettbrennkarmner nach df.-rn Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die i.-rf j.ndungi gemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter-.•insprüchen genannt.

t-nhrnd der in den Figuren gezeigten Ausführungsbej spiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Brennkammer mit Wirbelbett,

Fig. 2-5 verschiedene Ausführungen von Anordnungen gemäß der Erfindung für die Zufuhr von Luft und Brennstoff.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine schematisch dargestellte Wirbelbettkammer, die in ihrem unteren Teil bis zu einer bestimmten Höhe mit dem Bettmaterial 2 gefüllt ist. Während des Betriebes schwillt das Bettmaterial infolge der Lufteinblasung auf eine größere Höhe an. Die Brennkammer kann beispielsweise

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zur Beheizung eines Dampfkessels oder zur Erhitzung von Luft für eine Gasturbine dienen. In einigen Fällen sind im V/irbelbett nicht dargestellte versenkte Kühlrohre angeordnet, die bei einem Dampfkessel zum Überhitzen von Dampf und bei einer Gasturbinenai. ) age zum Erhitzen von Luft verwendet weiMen können.

In Fig. 1 werden außerdem Zuleitungen 3, 4 für Luft bzw. Brennstoff gezeigt, welche mit Abzweigleitungen 5 und 6 versehen sind, die durch den Boden der Brennkammer hindurchgeführt sind. Diese Zuleitungen werden zweckmäßigerweise in einem solchen Küster angeordnet, daß im Wirbelbett eine gleichmäßige Verteilung von Bronns L off und Tuft erzielt wird. Eventuell kann die Zuleitung 3 ein Mantel sein, der die Brennkammer 1 umgibt. Die Abzweigleitungen 5 sind dann nur als kurze durch den Boden der Brennkammer gehende Rohrstücke ausgebildet.

Die Ausführung der oberen Enden der Abzweigleitungen 5 und 6 geht aus den Figuren 2-5 hervor, die verschiedene Varianten von Einblaseanordnungen zeigen.

Fig. 2 zeigt ein Rohr 5, das durch den Boden der Brennkammer 1 geht. Das Rohr 5 ist oben verschlossen und hat seitliche Öffnungen 7 für den Luftdurchtritt. Das obere Ende des Roh es ist von einer Haube 8 umgeben, die bis über die Öffnungen 7 reicht. Unterhalb der Haube M tragt das Rohr 5 einen Flansch 9, so daß

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sich zwischen der Haube und dem Flansch ein Spalt 10 bildet. Die Breite dieses Spaltes ist der zuzuführenden Luftmenge und Korngröße des verwendeten Bettmaterials angepaßt.

Durch diese Ausführung wird das Bettmaterial daran gehindert, rückwärts in die Rohre 5 hineinzurinnen, und gleichzeitig kann die Luftgeschwindigkeit im Spalt 10 so hoch gehalten werden, daß Flammen vom Bett nicht unter die Haube schlagen. Die Haube 2 kann an ihrer Außenseite gegen die Einwirkung der im Bett herrschenden Hitze isoliert sein.

Vorzugsweise hat die Haube gemäß Fig. 2 eine zylindrische, glockenähnliche Form. Denkbar ist jedoch auch die Form eines länglichen Kastens, der für mehrere miteinander fluchtende Zuführungsrohre 5 gemeinsam verwendet wird. Fig. 2 kann auch als Querschnitt durch einen solchen länglichen Kasten verstanden werden.

Die Anordnung nach Fig. 2 ist in erster Linie zum Einblasen von Verbrennungsluft in das Wirbelbett gedacht. Wird die Wirbelbettkammer jedoch mit festem, zerkleinertem Brennstoff gespeist, so können ähnliche Anordnungen auch zum Einblasen des zerkleinerten Brennstoffes benutzt werden. Dabei müssen die Strömungswege unter der Haube eine gute Stromlinienform haben; es dürfen keine Ecken oder Taschen vorhanden sein, in denen

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sich Brennstoff absetzen kann. Beispielsweise können sowohl die Haube 8 wie der Flansch 9 konisch ausgeführt sein.

Die Figuren 3 und k zeigen eine Anordnung zum Einblasen einer Mischung aus Luft und f 1 ieJ3fähigem Bronnstoff. Dabei sind die Rohre 6 der Fig. 1 koaxial in den Rohren 5 angeordnet und an ihrem oberen Ende mit Mundstücken 11 versehen, durch die der Brennstoff auf die Innenseite der Haube 8 gespritzt wird. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, die in etwas vergrößertem Maßstab einen Schnitt längs der Linie IV-IV von Fig. 3 zeigt, sind die Mundstücke 11 durch die Öffnungen 7 im Rohr 5 geführt. Hierdurch wird der Brennstoff gegen die Innenseite der Haube 8 gedrückt, wo er erhitzt und von der aus dem Rohr 5 kommenden Luft über die Innenseite der Haube verteilt wird. Durch eine gute Abrundung der Unterkante der Haube, die in einer einigermaßen scharfen Kante endet, erreicht man, daß der Brennstoff als feiner Schleier herausgeblasen wird, der im Wirbelbett schnell mit der Verbrennungsluft gemischt wird. Ferner wird vermieden, daß sich Brennstoff am Flansch 9 absetzt, was Anlaß zu einer Koksbildung geben könnte.

Wie bereits erwähnt, kann die Haube 8 auch in diesem Fall als länglicher Kasten ausgebildet sein, wobei die Mundstücke 11 jedoch stets auf die inneren Seitenwände des Kastens gerichtet sein müssen.

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Statt, wie die Fig. 1 bis 3 /eigen, separate Anordnungen zum Einblasen von Luft und einer Brennstoff-Luftmischung oder vielleicht sogar ejne vollkommen separate Zufuhr von Brennstoff auf bekannte Weise in Kombination mit der Luftzufuhr gemäß Fig. 2 vorzusehen, sind auch kombinierte Anordnungen möglich, von denen in Fig. 5 eine dargestellt ist.

Die Anordnung nach Fig. 5 besteht aus zwei übereinander angeordneten Anordnungen gemäß den Figuren 2 und 3. Dabei ist die untere Anordnung 7' - 9¹ nur zum Lufteinblasen wie in Fig. 2 vorgesehen, während die obere Anordnung, wie in Fig.3_f /.um Einblasen der Brennstoff-Luftmischung vorgesehen ist. Zweckraäßigerweise bildet der Flansch 9 der oberen Anordnung den oberen Teil der Haube 8' für die untere Anordnung.

Die Zündung in einer Wirbelbettkammer der gezeigten Art kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man das Wirbelbett zunächst mit warmer Luft auf einige hundert Grad erhitzt. Wenn dann der Brennstoff zugeführt wird, werden sich in dem warmen Wirbelbett schnell leichtentzündliche Gase entwickeln, die oberhalb des Bettes beispielsweise mit einer Zündflamme oder einem elektrischen Funken gezündet werden können. Danach wird sich die Verbrennung schnell in das warme Wirbelbett hinunter fortpflanzen.

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Claims

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Dr. In(J. Dipl. liuj. Joachim Boecker 6 Frankfurt/Main 1 21.9.1977

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^r Telefon: (0611) * 28 23 b5

Telex: 4 189 066 ι!λ« d

PATENTANSPRÜCHE:

11 J Wirbelbettbrennkarnmer, in derem unteren Teil sich Bettmaterial befindet und die am Boden Anordnungen zum Einblasen von Luft und für die Zufuhr von Brennstoff hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungen zum Einblasen von Luft aus Rohren (5) bestehen, die aus dem Boden der Brennkammer herausragen und an ihrem oberen Ende mit Öffnungen (7) versehen sind sowie von einer glockenähnlichen Haube (8) umgeben sind, welche Haube die genannten Öffnungen überdeckt, und daß unterhalb der Unterkante der Haube (8) ein flansch (9) angeordnet ist, der zusammen mit der Unterkante der Haube (8) einen Spalt (10) bildet, durch den die Luft in das Wirbelbett einströmen kann.
2. Wirbelbettbrennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb wenigstens einiger der Rohre (5) zum Einblasen von Luft dünnere Rohre (6) zum Einspritzen von Brennstoff koaxial angeordnet sind, wobei die letztgenannten Rohre an ihrem oberen Ende mit Mundstücken (11) versehen sind, die unter der Haube (8) münden.
3. Wirbelbettbrennkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Rohre (5) zum Einblasen mit zwei axial übereinander angeordneten Hauben (8, 8¹) versehen sind, wobei

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das Rohr (5) durch die Oberseite der unteren Haube (8¹) hindurchtritt, und daß in der oberen Haube (8) neben Luftdurchtrittsöffnungen (7) auch Mundstücke (11) zum Einspritzen von Brennstoff vorgesehen sind, während in der unteren (8¹) nur Luftdurchtrittsöffnui jen (7¹) vorhanden sind.
4. Wirbelbettbrennkammer nach Anspruch 1, vorzugsweise für festen zerkleinerten Brennstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungen zum Einblasen des zerkleinerten Brennstoffes im wesentlichen dieselbe Form haben wie die Anordnungen zum Einblasen von Luft, wobei die Anordnungen der beiden Arten untereinander gemischt angeordnet sind.

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