DE2916345A1

DE2916345A1 - Verfahren zur teillaststeuerung von wirbelbettfeuerungen und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2916345A1
Application number: DE19792916345
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Nitschke; Harro Dr Ing Trenkler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-04-23
Filing date: 1979-04-23
Publication date: 1980-11-13

Description

Verfahren zur Teillaststeuerung von Wirbelbettfeuerungen
und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens Eine Wirbelbettfeuerung ist nur innerhalb sehr enger Grenzen (bis auf ca. 75 % der Maximallasi regelbar. Dabei verschlechert sich der feuerungstechnische Wirkungsgrad bei jeder Abweichung von der Optimal last. Für die betriebliche Praxis wärmetechnischer Anlagen ist eine wesentlich größere Regelfähigkeit erforderlich. Bei der Anwendung von Wirbelbettfeuerungen für Dampfkessel ist es bekannt, zur Teillaststeuerung mehrere Wirbelbetten parallel anzuordnen. Je nach Dampfbedarf werden mehr oder weniger Wirbelbetten in Betrieb genommen. Diese Anordnung hat jedoch verschiedene Nachteile: Die Investitionskosten für mehrere kleine Wirbelbetten sind größer als für ein großes Wirbelbett; bei wachsendem Dampfbedarf muß erst ein weiteres Wirbelbett in Betrieb gesetzt werden; die Leistung läßt sich also nur langsam nachsteuern; die Zuschaltung kann nur stufenweise erfolgen, die anderen Wirbelbetten müssen also nachgesteuert werden, wenn ein weiteres Bett gezündet wurde, um einer kontinuierlichen Belastungsänderung folgen zu können; die Schaltung der Heizflächen für mehrere Wirbelbetten ist sehr aufwendig, insbesondere wenn eine konstante Temperatur des überhitzten Dampfes am-Austritt aus dem Dampfkessel verlangt wird.
Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß für Teillastbetrieb gleichzeitig die dem Wirbelbett zugeführte Luft- und Brennstoffmenge reduziert, Rauchgas der Luft vor dem Wirbelbett zugesetzt und Wirbelgut dem Bett entnommen wird. Dadurch wird erreicht, daß eine optimale Gasmenge zur Aufrechterhaltung der Fluidisierung im Wirbelbett vorhanden ist. Die Luftmenge entspricht der reduzierten Brennstoffmenge, so daß bei etwa konstantem Luftüberschuß gefahren werden kann. Durch Ablassen von Wirbelgut sinkt die Höhe des Wirbelbettes. Ein Teil der Heizfläche tritt aus dem Wirbelbett heraus und kann dieses nicht mehr abkühlen. Somit bleibt eine für den Verbrennungsvorgang in dem Wirbelbett optimale Temperatur erhalten.
Zur Durchführung des Verfahrens wird ein Auffangbehälter für Wirbelgut tiefer als das Wirbelbett und ein Speicherbehälter für Wirbelgut höher als das Wirbelbett angeordnet, wobei die beiden Behälter durch eine Fördereinrichtung verbunden sind, die das abgelassene Wirbel gut vom Auffangbehälter in den Speicherbehälter fördert, aus dem das Wirbelgut bei höherem Leistungsbedarf wieder in das Wirbelbett eingelassen wird. Die Größe der Behälter ist so auszulegen, daß sie zusammen mindestens die Hälfte des Wirbelgutes aufnehmen können. Die Leistung der Fördereinrichtung ist entsprechend der erwarteten Geschwindigkeit des Überganges von Lastminderung auf Laststeigerung auszulegen. Ist nur eine langsame Lastabsenkung zu erwarten, so kann der Auffangbehälter entfallen und das abgelassene Wirbel gut kann direkt der Förderanlage zugeführt werden, wobei die Leistung der Förderanlage auf die Geschwindigkeit der Lastabsenkung abzustimmen ist. Andererseits kann auf den Speicherbehälter verzichtet werden, wenn die Leistung der Förderanlage auf die Geschwindigkeit der Leistungssteigerung ausgelegt wird. Der Auffangbehälter muß dann die Speicherfunktion übernehmen.
Eine besonders weite Regelbarkeit wird erreicht, wenn die Kühlflächen nur im oberen Teil des Wirbelbettes angeordnet werden. In diesem Fall wird bei Minimal last soweit Wirbelgut abgelassen, daß sich innerhalb des Wirbelbettes keine Kühlflächen befinden. Es ist nur so viel Luft und Brennstoff dem Wirbelbett zuzuführen,daß das Gemisch aus Verbrennungsgasen und rückgeführten Rauchgasen in dem Wirbelbett eine Temperatur oberhalb des Zündpunktes des Brennstoffs erreicht.
Dadurch wird je nach Vorwärmung der Luft eine Lastabsenkung bis auf 25 % der Maximallast möglich.
Um bei Dampfkesseln mit Überhitzer einen ordnungsgemäßen Betrieb aufrechterhalten zu können, ist es erforderlich, daß Verdampfer- und Überhitzerfläche je im etwa gleichen Verhältnis auf die Heizfläche im Wirbelbett und die dem Wirbelbett nachgeschaltete Berührungsheizfläche verteilt werden. Bei Minimallast übernimmt dann die Berührungsheizfläche nach der Wirbelschicht die Verdampfung und Überhitzung, während die im Wirbelbett jedoch bei Teillast nicht in dieses eintauchende Heizfläche nur wenig zum Wärmeübergang beiträgt. Bei Vollast taucht die im Wirbelbett angeordnete Heizfläche jedoch voll ein und übernimmt 50 % bis 65 % der Wärmeleistung.
In beigefügte Figur 1 ist die Erfindung beispielhaft dargestellt. Über das Gebläse (1) wird die Verbrennungsluft aus der Umgebung angesaugt und über den Luftkanal (35) in den Luftvorwärmer geführt. In dem Luftkanal befindet sich die Regulierklappe (34), über die die angesaugte Luftmenge reguliert werden kann, soweit dieses nicht von Verstellschaufeln des Gebläses (1) übernommen wird. Im Luftvorwärmer (2) wird durch die Rauchgase die Verbrennungsluft vorgewärmt.
Über den Luftkanal (32) gelangt die vorgewärmte Verbrennungsluft unter den Siebboden (26) des Wirbelbettes (27). Gleichzeitig kann Rauchgas dem Kessel vor dem Luftvorwärmer über den Kanal (3) mit Hilfe des Rauchgas-Rückführungsgebläses (30) entnommen werden. Über die Klappe (29) wird die Rauchgasmenge reguliert. Sie gelangt ebenfalls unter den Siebboden (26) des Wirbelbettes.
DemWirbelbett (27) kann Wirbelgut über das mit einem Schieber ausgerüstete Fallrohr (19) entnommen werden. Das Wirbelgut gelangt in den Auffangbehälter (20). Mittels des Zellenrades (22) wird das ausgeschleuste Wirbelgut in eine pneumatische Förderleitung (21) dosiert. Das Gebläse (23) saugt die Förderluft aus der Umgebung an. Die pneumatische Förderleitung (21) führt auf den Speicherbehälter (15). Über den Zyklon (10) wird das System entlüftet.
Über das mit einem Schieber ausgerüstete Fallrohr (16) kann bei Bedarf das Wirbel gut wieder dem Wirbelbett zugeführt werden. Innerhalb des Wirbelbettes sind die Verdampferflächen (24 a, 24 b, 24 c) wechselweise mit den Überhitzerflächen (25 a und 25 b) angeordnet.
Bei Vollast befindet sich die Oberfläche des.Wirbelbettes bei (31). Bei Minimallast wird so viel Wirbelgut aus dem Wirbelbett (27) über das Fallrohr (19) abgelassen, daß die Oberfläche des Wirbelbettes bei (28) zu liegen kommt. Dabei tauchen die Verdampferheizflächen (24 a, b, c) und die Überhitzerheizflächen (25 a, b) nicht mehr in das Wirbelbett ein. Der Wärmeübergang an diesen Flächen ist dadurch ganz erheblich herabgesetzt. Bei Teillast zwischen Maximal-und Minimallast kommt die Oberfläche des Wirbelbettes durch entsprechende Steuerung der Wirbelgutmenge im Wirbelbett zwischen (28) und (31) zu liegen/Bei Teillast ist die Klappe (34) für die Verbrennungsluft weitgehend geschlossen, während die Klappe (29) für die Rauchgasrückführung geöffnet ist.
Hinter dem Wirbelbett durchströmen die Rauchgase die Überhitzerheizfläche (13), danach die Verdampferheizfläche (7) und im zweiten Kesselzug die Economiserfläche (5) und den Luftvorwärmer (2). Über den Kanal (33) gelangen die Rauchgase zur Entstaubungsanlage, dem Saugzuggebläse und schlieB-lich in den Kamin.
Über die Rohrleitung (4) gelangt das Speisewasser von den Speisewasserpumpen in den Economiser (5). Mittels der Rohrleitung (6) wird das aufgewärmte Speisewasser in die Kesseltrommel (8) geleitet. Von der Kessel trommel (8) durchläuft das Wasser im Umlauf die Verdampferfläche (7) sowie über die Rohrleitungen (11), die Verdampferheizflächen (24 a, 24 b und 24 c) im Wirbelbett, aus dem sie über Rohrleitung (12) in die Kessel trommel wieder zurückgeführt werden. Der in den Verdampferheizflächen erzeugte Dampf wird aus der Kesseltrommel über die Rohrleitung (9) zunächst durch die Überhitzerheizflächen (25 a, 25 b) im Wirbelbett geführt und von da zur Nachüberhitzung über die Leitung (14) in den Nachschaltüberhitzer (13). Der überhitzte Dampf verläßt den Kessel über die Leitung (17).
Entgegen der hier gewählten Darstellung kann der Kessel auch im Zwangsdurchlauf oder Zwang suml auf betrieben werden. Für die Förderung des Wirbelgutes vom Auffangbehälter (20) zum Speicherbehälter (15) können auch mechanische Fördermittel eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche Anspruch 1 Verfahren zur Teillaststeuerung von Wirbelbettfeuerungen mit Kühlflächen im Wirbelbett dadurch gekennzeichnet, daß für Teillastbetrieb gleichzeitig die dem Wirbelbett zugeführte Luft- und Brennstoffmenge reduziert, Rauchgas der Luft vor dem Wirbelbett zugesetzt und Wirbelgut dem Bett entnommen wird.

Anspruch 2 Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Auffangbehälter für Wirbelgut tiefer als das Wirbelbett und ein Speicherbehälter für Wirbelgut höher als das Wirbelbett angeordnet wird, wobei die beiden Behälter durch eine Fördereinrichtung verbunden sind, die das abgelassene Wirbelgut vom Auffangbehälter in den Speicherbehälter fördert, aus dem das Wirbelgut bei höherem Leistungsbedarf wieder in das Wirbelbett eingelassen wird.

Anspruch 3 Anordnung gemäß Anspruch 1 + 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflächen nur im oberen Teil des Wirbelbettes angeordnet werden.

Anspruch 4 Anordnung gemäß Anspruch 1 - 3 dadurch gekennzeichnet, daß bei Dampfkesseln Verdampfer- und Überhitzerheizflächen je in etwa gleichem Verhältnis auf die Heizflächen im Wirbelbett und die dem Wirbelbett nachgeschalteten Berührungsheizflächen verteilt sind.