DE2905725A1 - STEAM GENERATOR - Google Patents
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Description
Krefeld, den 2. Februar 1979 93 - PL/ho - K 79/05Krefeld, February 2, 1979 93 - PL / ho - K 79/05
BABCOCK-BSH AKTJENGESELLSCHAFT
vormals Büttner-Schilde-Haas AGBABCOCK-BSH AKTJENGESELLSCHAFT
formerly Büttner-Schilde-Haas AG
4150 Krefeld 11 (Uerdingen)4150 Krefeld 11 (Uerdingen)
Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a steam generator according to the Preamble of claim 1.
Bekannte Wirbelschichtfeuerungen zur Verbrennung von feinkörniger Kohle werden in der Weise betrieben, daß die Wirbelschicht nur zu etwa 1 % aus Kohle und zu etwa 99 % aus einem inerten Trägermaterial, wie Sand, Kalkstein, Dolomit, Asche oder dgl. besteht. Es läßt sich nicht vermeiden, daß das austretende Gas die Feinstkornanteile des Feststoffmaterials in erheblicher Menge als Flugstaub mitführt. Dabei hat sich gezeigt, daß der Kohleanteil im Flugstaub wesentlich höher liegt als in der Wirbelschicht. Er kann bis zu 30 % betragen- Daher ist es unumgänglich, den Flugstaub in die Feuerung zurückzuführen. Wegen der großen Flugstaubmenge erfordert die Rückführung aufwendige und verschleißgefährdete Einrichtungen. Außerdem sind die dem Kessel nachgeschalteten Entstaubungseinrichtungen sehr groß und kostspielig. Known fluidized bed furnaces for the combustion of fine-grain coal are operated in such a way that the fluidized bed consists of only about 1% coal and about 99% of an inert carrier material such as sand, limestone, dolomite, ash or the like. Consists. It can be do not avoid that the escaping gas contains the finest grain fractions of the solid material in considerable quantities as fly dust. It has been shown that the proportion of coal in the fly ash is significantly higher than in the fluidized bed. It can be up to 30% - it is therefore essential to return the fly ash to the furnace. Because of the large amount of airborne dust, the return requires complex and wear-prone Facilities. In addition, the dedusting devices downstream of the boiler are very large and expensive.
&30035/01 1 8& 30035/01 1 8
Ein Dampferzeuger der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung ist bekannt durch VDI-Berichte Nr. 322, 1978. Dort sind in einer schmatisehen Zeichnung zu beiden Seiten eines Kessels Wirbelschichtfeuerungen zu erkennen, von denen je ein Rauchgaskanal schräg nach oben zu einer zusätzlichen Staubfeuerung geführt ist, die unmittelbar unter dem Kessel angeordnet ist. Die Rauchgaskanäle haben eine kurze, gedrungene Form und schließen mit einer Waagerechten einen Winkel von rund 30° ein. Eine Beeinflussung der mitgeführten Staubmenge in den Rauchgaskanälen ist nicht in nennenswertem Umfang möglich und auch offenbar nicht beabsichtigt. A steam generator in the preamble of the claim 1 is known from VDI reports No. 322, 1978. There are in a Schmatisehen Drawing on both sides of a boiler to see fluidized bed furnaces, each of which has a flue gas duct is led obliquely upwards to an additional dust furnace, which is arranged directly under the boiler is. The smoke ducts have a short, compact shape and close an angle with a horizontal line of around 30 °. There is no significant influence on the amount of dust carried in the flue gas ducts Scope possible and obviously not intended.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dampferzeuger der angegebenen Gattung mit geringem Aufwand so zu gestalten, daß der mitgeführte Flugstaub zumindest teilweise schon in dem Rauchgaskanal abgeschieden und unmittelbar in die Wirbelschicht zurückgeführt wird so daß die nachgeschalteten Entstauber entlastet werden und das Problem der Staubrückführung umgangen oder zumindest weitgehend entschärft wird.The invention is based on the object of providing a steam generator of the specified type with little effort to be designed so that the entrained airborne dust is at least partially deposited in the flue gas duct and is returned directly to the fluidized bed so that the downstream dedusters are relieved and the problem of dust recirculation is circumvented or at least largely mitigated.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the characterizing Features of claim 1 solved.
Wenn der Rauchgaskanal nicht durch Zwischenwände vertikal unterteilt ist, ist die effektive Höhe im Sinne dieser Lehre der Abstand zwischen der unteren und der oberen Begrenzungswand des Rauchgaskanals, d.h. die lichte Gesamthöhe. Wenn aber der Rauchgaskanal gemäß Anspruch 3 durch Zwischenwände unterteilt ist, ist die effektive Höhe der Abstand einer Zwischenwand von den benachbarten Zwischenwänden bzw. von der unteren bzw.If the flue gas duct is not divided vertically by partition walls, the effective height is in the sense of this Doctrine of the distance between the lower and the upper boundary wall of the flue gas duct, i.e. the clear overall height. But if the flue gas duct is divided by partition walls according to claim 3, the effective height is the distance between one partition and the adjacent partition or from the lower or
5 oberen Begrenzungswand des Rauchgaskanals.5 upper boundary wall of the flue gas duct.
030035/0118030035/0118
290572$$ 290,572
Gemäß Anspruch 2 soll der Winkel iß) vorzugsweise nur wenig größer sein als der Rutschwinkel, da eine zu steile Anordnung des Rauchgaskanals sich ungünstig auf das Verhältnis Länge zu effektive Höhe auswirkt. 5According to claim 2, the angle iß) should preferably be only slightly larger than the slip angle, since a too steep arrangement of the flue gas duct has an unfavorable effect on the ratio of length to effective height. 5
Die Unterteilung des Rauchgaskanals gemäß Anspruch 3 ermöglicht eine wesentliche Verbeserung der Abscheideleistung bei vorgesehener Länge des Rauchgaskanals. Daher wird die Ausführung der Erfindung gemäß Anspruch 3 besonders bevorzugt.The subdivision of the flue gas duct according to claim 3 enables a significant improvement in the separation efficiency with the intended length of the flue gas duct. Therefore, the practice of the invention according to claim 3 becomes particular preferred.
Gemäß Anspruch 4 werden die Zwischenwände als zusätzliche Wärmeaustauschflächen genutzt. Der Rauchgaskanal bildet also schon einen Teil des Kessels oder auch den gesamten Kessel.According to claim 4, the partition walls are used as additional heat exchange surfaces. The smoke channel forms So already part of the boiler or the entire boiler.
Die Ausbildung der Zwischenwände gemäß Anspruch 5 begünstigt die Rückführung der abgeschiedenen Teilchen und bewirkt außerdem eine gleichmäßige Verteilung über die Wirbelschicht.The formation of the partition walls according to claim 5 favors the return of the separated particles and also causes a uniform distribution over the fluidized bed.
Die schematische Zeichnung dient zur Veranschaulichung von Ausführungsbeispielen der Erfindung.The schematic drawing serves to illustrate exemplary embodiments of the invention.
Fig. 1 zeigt einen Dampferzeuger mit zwei Wirbelschichtfeuerungen, Fig. 1 shows a steam generator with two fluidized bed furnaces,
Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab eine EinzelheitFig. 2 shows a detail on a larger scale
aus Fig. 1,
30from Fig. 1,
30th
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen Rauchgaskanal gemäß der Linie III-III der Fig. 2,Fig. 3 shows a section through a flue gas duct along the line III-III of Fig. 2,
Fig. 4 zeigt einen entsprechenden Schnitt bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel.Fig. 4 shows a corresponding section in a modified embodiment.
Zu einem Dampfkessel 1, der in herkömmlicher Weise Rohrwände 2 aufweist, gehören zwei Wirbelschichtfeuerungen 3,To a steam boiler 1, the tube walls in a conventional manner 2 has two fluidized bed furnaces 3,
O30US5-/01 1 8O30US5- / 01 1 8
die symmetrisch zu beiden Seiten des Kessels 1 angeordnet sind. Jede Wirbelschichtfeuerung hat in bekannter Weise einen Gasverteilerboden 4 zur Zuführung der Verbrennungsluft über eine Leitung 5. Für die Zufuhr von Kohle und Inertmaterial aus den Vorratsbunkern 6 bzw. 7 ist eine Fördereinrichtung 8 vorgesehen. Kurz oberhalb des Gasverteilerbodens 4 ist ein Ascheabzug angeordnet. Jede Feuerung ist mit Tauchrohren 10 bestückt, die von einem Wärmeaustauschmedium durchströmt sind.which are arranged symmetrically on both sides of the boiler 1. Every fluidized bed furnace has a known Way a gas distributor base 4 for supplying the combustion air via a line 5. For the supply A conveyor 8 is provided for coal and inert material from the storage bunkers 6 and 7, respectively. Short An ash extractor is arranged above the gas distributor base 4. Each furnace is equipped with immersion pipes 10, through which a heat exchange medium flows.
Zur Zuleitung der heißen Rauchgase zum unteren Bereich des Dampfkessels 1 dienen die schräg ansteigenden Rauchgaskanäle 11. Sie schließen mit einer horizontalen Linie einen Winkel β ein, der etwa 55° beträgt. Der Querschnitt des Rauchgaskanals 11 entspricht etwa dem Austrittsquerschnitt der Wirbelschichtfeuerung 3.To feed the hot flue gases to the lower area of the steam boiler 1, the inclined flue gas ducts 11 are used. With a horizontal line they enclose an angle β which is approximately 55 °. The cross section of the flue gas duct 11 corresponds approximately to the exit cross section of the fluidized bed furnace 3.
Abweichend von der normalen Praxis, in der man natürlieh die Rauchgaskanäle der beiden Wirbelschichtfeuerungen symmetrisch ausführen wird, sind zur vereinfachten Veranschaulichung zweier verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung die beiden Rauchgaskanäle unterschiedlich dargestellt. In dem links gezeichneten Rauchgaskanal sind in gleichen Abständen mehrere Zwischenwände 12 parallel zur unteren Begrenzungswand 13 angebracht, die den Rauchgaskanal in mehrere übereinander liegende Teilkanäle 14 unterteilen. Dagegen ist der rechts gezeichnete Rauchgaskanal von Einbauten frei.Deviating from normal practice in which one is natural the flue gas ducts of the two fluidized bed furnaces are designed to be symmetrical, are simplified Illustration of two different exemplary embodiments of the invention, the two flue gas ducts shown differently. In the flue gas duct drawn on the left are at equal intervals several partition walls 12 parallel to the lower boundary wall 13 attached, which subdivide the flue gas duct into a plurality of sub-ducts 14 lying one above the other. In contrast, the flue gas duct drawn on the right is free of built-in components.
Von dem oberen Teil des Dampfkessels 1 geht eine Abgasleitung 15 aus, die zu einem Elektrofilter 16 geführt ist. Falls erforderlich, können von hier aus nicht dargestellte Leitungen zur Rückführung des abgeschiedenen Staubes in die Wirbelschichtfeuerungen vorgesehen sein.An exhaust pipe 15, which leads to an electrostatic precipitator 16, extends from the upper part of the steam boiler 1 is. If necessary, lines, not shown here, can be used to return the separated Dust be provided in the fluidized bed.
Ü3003i>/01 1 8Ü3003i> / 01 1 8
Die Fig. 2 dient eigens zur Verdeutlichung der wesentlichen geometrischen Parameter L, H, h und P. H ist in jedem Falle die Gesamthöhe, d.h. der Abstand zwischen der unteren und der oberen Begrenzungswand 13 bzw. 17 des Rauchgaskanals 11. Dagegen ist h der Abstand der Zwischenwände 12 voneinander bzw. von der unteren bzw. oberen Begrenzungswand 13, 17 des Rauchgaskanals 11.FIG. 2 is used specifically to illustrate the essential geometric parameters L, H, h and P. In any case, H is the total height, ie the distance between the lower and the upper boundary wall 13 or 17 of the flue gas duct 11 .
Wenn keine Zwischenwände 12 vorhanden sind, ist die effektive Höhe ho = H, wenn Zwischenwände 12 vorhanden sind, ist die effektive Höhe ho = h.If there are no partitions 12, the effective height h o = H, if there are partitions 12, the effective height h o = h.
Aus Fig. 3 ist zu erkennen, daß die Zwischenwände 12 sowie die untere und die obere Begrenzungswand 13 bzw. 17 des Rauchgaskanals 11 als Wärmeaustauschflächen ausgebildet sind, indem sie in üblicher Weise aus Rohren und zwischengeschweißten Stegen 19 bestehen. Die Oberfläche ist dadurch rinnenartig profiliert, wobei die Rinnen in Längsrichtung angeordnet sind. Die Wärmeaustauschflächen weisen je ein oberes und ein unteres Sammelrohr 20 bzw. 21 auf. Zwischen der Unterkante der Stege 19 und dem unteren Sammelrohr 21 bestehen Lücken.From Fig. 3 it can be seen that the partition walls 12 and the lower and upper boundary walls 13 and 17 of the flue gas duct 11 are designed as heat exchange surfaces are in that they consist of tubes and webs 19 welded between them in the usual manner. The surface is thus profiled like a channel, the channels being arranged in the longitudinal direction. The heat exchange surfaces each have an upper and a lower manifold 20 and 21, respectively. Between the lower edge of the Web 19 and the lower manifold 21 are gaps.
Gemäß Fig. 4 sind die Zwischenwände ebenso wie die untere Begrenzungswand 13 des Rauchgaskanals 11 als zickzack- oder wellenförmig profilierte Bleche 22 ausgebildet, mit tiefen, ebenfalls in Längsrichtung verlaufenden RinnenAccording to Fig. 4, the partition walls as well as the lower boundary wall 13 of the flue gas duct 11 are designed as a zigzag or wave-shaped profiled sheets 22 formed with deep, also running in the longitudinal direction grooves
Das aus der Wirbelschichtfeuerung austretende Rauchgas ist mit Flugstaub beladen, der einen Anteil von bis zu 30 % Kohlenstaub enthält. Beim Durchströmen des schräg aufwärts gerichteten Rauchgaskanals 11 durchlaufen die Feststoffteilchen, bedingt durch ihr Eigengewicht, eine nach unten gekrümmte Bahn. Die Krümmung ist umso stärker, je größer und schwerer ein Teilchen ist. Das heißt mitThe flue gas emerging from the fluidized bed furnace is loaded with fly dust, which accounts for up to Contains 30% coal dust. When flowing through the obliquely upward flue gas duct 11 pass through Solid particles, due to their own weight, have a downward curved path. The curvature is all the stronger the bigger and heavier a particle is. That means with
030035/0118030035/0118
anderen Worten, jedes Teilchen legt auf dem Weg durch den Rauchgaskanal 11 eine gewisse, von seiner Form und Masse abhängige Fallhöhe zurück. Infolgedessen fallen alle Teilchen oberhalb einer gewissen Mindestgröße auf die untere Begrenzungswand 13 des Rauchgaskanals 11 oder auf eine Zwischenwand 12. Die Zwischenwände 12 verringern die Fallhöhe, die jedes Teilchem im Gasstrom zu durchlaufen hat und verbessern dadurch die Abscheidung. Da der Winkel β größer ist als der Rutschwinkel, rutschen die Teilchen, unbehindert von der im Bereich der Grenzschicht vernachlässigbaren Gasströmung, nach unten zurück in die Wirbelschichtfeuerung. Wenn die Zwischenwände 12, wie in Fig. 2 dargestellt, als Wärmeaustauschflächen ausgebildet sind, fallen die abgeschiedenen Teilchen durch die Lücken zwischen den Stegen und dem unteren Sammelrohr 21.In other words, each particle covers a certain height of fall, depending on its shape and mass, on the way through the flue gas duct 11. As a result, all particles above a certain minimum size fall on the lower boundary wall 13 of the flue gas duct 11 or on an intermediate wall 12. The intermediate walls 12 reduce the height of fall that each particle has to pass through in the gas flow and thereby improve separation. Since the angle β is larger than the slip angle, the particles slide downwards back into the fluidized bed furnace, unhindered by the gas flow, which is negligible in the area of the boundary layer. If the partition walls 12, as shown in FIG. 2, are designed as heat exchange surfaces, the separated particles fall through the gaps between the webs and the lower collecting tube 21.
Die Geschwindigkeit, mit der das Gas aus der Wirbelschichtfeuerung austritt, sei z.B. etwa 1 m/sec. Bei dieser Gasgeschwindigkeit und einer Gastemperatur von 90O0C werden Kohleteilchen unter etwa 0,3 mm ausgetragen. Unter diesen Annahmen ist in Tabelle 1 für die Winkel P= und/3 = 650 in Abhängigkeit von dem Durchmesser d des kleinsten abzuscheidenden Korns für einige beispielhafte Fälle das aufgerundete theoretische Verhältnis L : ho zwischen der Länge des Rauchgaskanals und der effektiven Höhe eingetragen. Außerdem enthält Tabelle 1 Empfehlungen für die Zahl η der jeweils erforderlichen Zwischenwände. Dabei wurde davon ausgegangen, daß es aus konstruktiven Gründen oft zweckmäßig sein wird, die Länge L nicht mehr als doppelt so groß zu wählen wie die Gesamthöhe H. Wenn aus irgendwelchen Gründen ein abweichendes Verhältnis L : H vorgezogen wird, ändert sich natürlich η entsprechend. The speed at which the gas emerges from the fluidized bed furnace is, for example, about 1 m / sec. At this gas velocity and a gas temperature of 90O 0 C, coal particles below about 0.3 mm are discharged. Based on these assumptions, the rounded up theoretical ratio L: h o between the length of the flue gas duct and the effective height is entered in Table 1 for the angles P = and / 3 = 650 depending on the diameter d of the smallest grain to be separated. In addition, Table 1 contains recommendations for the number η of the required partition walls. It was assumed that, for structural reasons, it will often be advisable not to choose the length L more than twice as large as the total height H. If, for whatever reason, a different ratio L: H is preferred, η will of course change accordingly.
030035/01 1 8030035/01 1 8
Tabelle 1 zeigt erwartungsgemäß, daß unter sonst gleichen Umständen die Zahl der erforderlichen Zwischenwände ansteigt, wenn man die Anforderungen an den Abscheidegrad erhöht, d.h. wenn man die Mindestgröße der abzuscheidenden Teilchen herabsetzt.As expected, Table 1 shows that all other things being equal, the number of partition walls required increases. if you increase the requirements for the degree of separation, i.e. if you increase the minimum size of the Particles.
Ferner zeigt Tabelle 1, daß die Zahl der erforderlichen Zwischenwände größer ist wenn man den Rauchgaskanal steiler anordnet. Schon aus diesem Grund wird man in der Regel den Winkel P nicht größer machen als es für das störungsfreie Nachrutschen erforderlich ist.Table 1 also shows that the number of partition walls required is greater if the flue gas duct is arranged at a steeper angle. For this reason alone, the angle P will usually not be made larger than is necessary for trouble-free sliding.
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-AO--AO-
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Tabelle \ Table \
d (mm)d (mm)
0,20.2
-AA--AA-
0, 150, 15
0, 1 250, 1 25
0,10.1
0,0750.075
für hn
Π c <-O L.
for hn
Π c <-O
für ho
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β = 65 °
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAM | Search report available | ||
| OC | Search report available | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |