DE3000096A1

DE3000096A1 - Querzufuhr-rostbeschickungsvorrichtung fuer einen dampferzeuger und verfahren zum betreiben derselben

Info

Publication number: DE3000096A1
Application number: DE19803000096
Authority: DE
Inventors: Thomas E Ban
Original assignee: Mcdowell Wellman Co
Current assignee: Mcdowell Wellman Co
Priority date: 1979-01-05
Filing date: 1980-01-03
Publication date: 1980-07-24
Also published as: AU515321B2; FR2445930A1; JPS5592811A; GB2040420A; US4263857A; AU5424679A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Querzufuh^-Rostbeschickungsvorrichtung für einen Dampferzeuger und ein Verfahren zum Betreiben derselben

Bewegbare Rostbeschickungsvorrichtungen leiten feste Brennstoffe Öfen zu, so daß die Brennstoff-Wärmeenergie von Kesselrohren oder anderen Wärmegewinnungsvorrichtungen aufgenommen werden kann. Solche Rostbeschickungsvorrichtungen arbeiten in der Weise, daß eine Schicht aus grobkörniger Kohle kontinuierlich auf einem beweglichen Rost zugeführt wird, wobei es sich um ein Kettenrost oder ein Stangenrost handeln kann. Die Oberfläche der Kohle wird durch Strahlungswärme von Kohlenflamme und glühenden, feuerbeständigen Bögen entzündet. Die Verbrennung wird dadurch aufrechterhalten, daß ein Aufwind durch die oberflächenentzündeten Schichten der Kohle getrieben wird, während diese unter den Kesselrohren oder anderen Wärmegewinnungsvorrichtungen horizontal transportiert wird. Schließlich werden die durch den kontinuierlichen Aufwind begründete Verbrennung beendet und die restliche Asche der zugeführten Kohle gekühlt sowie am Abnahmeende der Beschickungsvorrichtung abgenommen.

ine Kettenrostbeschickungsvorrichtung besteht aus einer Reihe vor Kettengliedern, die in einem gestaffelten Aufbau auf Stangen verlegt sind und durch Zahnräder oder Trommeln bewegt werden. Eine Stangenrostoberflache besteht aus Reihen von Keilen bzw. Vorsprüngen (keys), die auf Stangen verlegt sind, welche ihrerseits von durch Zahnräder angetriebene Ketten getragen werden.

Bituminöse Kohlen sind leicht entzündbar, da sie sofort gasförmige Dämpfe von kondensierbarem, flüchtigem Stoff und Gase von flüchtigen Stoffen entwickeln, die bei etwa 204⁰C (400⁰F) entzünden und eine stark leuchtende Flamme bilden. Diese leitet Wärme zu den feuerbeständigen Stoffen für eine Reflexion zu dem Kohle-3ett wie auch zu einer direkten Reflexion der leuchtenden Flamme ;u den Kohle-Oberflächenpartikeln.

030030/0644

Schwer entzündbare Brennstoffe enthalten allgemein kleinere Mengen an brennbarem, flüchtigem Stoff, so daß sie keine bedeutenden Größen an leuchtenden Flammen für den Effekt der Rückwärtsstrahlung entwickeln. Brennstoffe wie Anthrazit, kleinstückiger Koks, Verkohlungsstoffe (chars) und pelletisierter Brennstoff, wie Pillen-Brennstoff gemäß den US-Patentanmeldungen Ser.No. 763 226 und 898 798 (vom 27.1.1977 und 24.4.1978), gehören zu der Kategorie von schwierig entzündbaren Brennstoffen. Gewöhnlich werden große, allmählich ansteigende bzw. leicht geneigte vorderseitige Bögen und große rückwärtige Bögen oberhalb des Verbrennungsbettes einer bewegbaren Rostbeschickungsvorrichtung benutzt, um einen schwierig entzündbaren Brennstoff zu verbrennen. Die meisten öfen sind mit einem rückwärtigen Bogen und einem relativ kleinen vorderen Bogen versehen, wobei jedoch Öfen mit einem vorderen Bogen und einer Kombination von vorderen sowie rückwärtigen Bögen vielfältig benutzt werden. Solche Bögen bzw. Gewölbe aus feuerfestem Material bilden eine Fülle von Strahlungsoberflächen zum Reflektieren von Wärme sowie zum Entzünden des Brennstoffs und zum Leiten des Zuges zu dem ankommenden Brennstoff zwecks Wiederzündens. Beispiele für solche Beschickungsvorrichtungen ergeben sich aus Combustion Engineering, Glen R. Fryling, Herausgeber, überarbeitete Ausgabe 2. Auflage, veröffentlicht von Combustion Engineering, Inc. 1967, Kapitel 18.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß schwierig entzündbare Brennstoffe, wie der in den obengenannten Anmeldungen aufgeführte Brennstoff, ohne Notwendigkeit großer vorderseitiger und/oder rückwärtiger Bögen bzw. Gewölbe gezündet werden können.Dieses kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß

ine Abwindentzündung-Windkastenzone vor den abschließenden bzw. hinteren Aufwindverbrennung- und Kühlung-Windkastenzonen der Kettenrostbeschickungsvorrichtung benutzt wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Verfahrens und einer verbesserten Vorrichtung der genannten Art. Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der genannten Art erfindungsgemäß

030030/064*

300Q096

durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 bzw. 6 aufgeführten Merkmale aus. Weitere Merkmale ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Es wurde eine Anzahl von Versuchen durchgeführt, bei denen ein gemäß den obigen Anmeldungen hergestellter pillenförmiger Brennstoff verfeuert wurde. Diese Versuche wurden in einer für bituminöse Kohlen bestimmten Beschickungsvorrichtung durchgeführt. Da bituminöse Kohlen flüchtig sind und für das Entzünden keine bedeutenden Mengen an reflektierter Wärme benötigen, hat die Beschickungsvorrichtung einen relativ kleinen vorderseitigen Bogen. Nach vielen Versuchen ermöglichte das System kein kontinuierliches Entzünden des Pillenbrennstoffs. Durch Anwenden eines an den anfänglichen Aufwind-Windkasten angrenzenden eingangsseitigen Abwind-Abschnitts wird jedoch ein Teil des gesamten Feuers in die Pillen eingeleitet, so daß deren Oberflächen in der Abwind-Zone entzündet werden. Wenn die Pillen zu den nachfolgenden Verbrennungszonen vorbewegt werden, werden das Entzünden und die Verbrennung unterstützt, was eine Brennstoffkontinuität für den Verbrennungsvorgang ermöglicht.

Die Querfeuerbeschickungsvorrichtung eignet sich zum Verbrennen eines schwierig entzündbaren Brennstoffs. Der Ofen muß keine grossen vorderen oder rückwärtigen Bögen bzw. Gewölbe haben und enthält ein horizontal bewegbares Rost, das ein Bett von festem, kohlenstoffhaltigem Brennstoff von einer Beladungszone, durch eine Entzündungszone sowie eine Brennzone zu einer Asche-Abnahmezone leitet. Das Sauggebläse sitzt an dem anfänglichen Windkasten, um einen Abwind eines sauerstoffhaltigen Fluids auf das Bett auszuüben, und zwar an einer an die Beladungszone unmittelbar angrenzenden Entzündungszone. Der übrige Teil des Betts wird einem Aufwind unterworfen, um das Bett zu Asche zu verbrennen.

In der Zeichnung ist in schematischer Weise eine Querzufuhr-Rostbeschickungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung dargestellt.

— 7 —

030030/0844

In der Zeichnung ist ein Ofen 10 dargestellt, der einen relativ kleinen vorderseitigen Bogen 11 und einen relativ kleinen rückseitigen Bogen 12 aufweist. Der Ofen 10 ist in idealer Weise zum Verbrennen von bituminöser bzw- Fettkohle geeignet, da diese Kohle leicht verflüchtigt und entzündet wird, wenn sie von einem sich bewegenden Rost 13 in den Ofen gefördert wird. Ein solcher Ofen hat viele zweckmäßigen Eigenschaften, da das Fehlen tiefer Bögen dazu führt, daß ein größerer Teil des Kohlebetts dem Boiler Rohrbereich mit dem Ergebnis einer größeren Brennstoff-Wirksamkeit ausgesetzt ist, und zwar im Vergleich zu einer Anwendung tie fer Bögen, die zwar Strahlungswärme zum Entzünden abfangen, die jedoch auch zu einem Abblocken des Rohrbereichs neigen. Darüber hinaus können öfen mit tiefen Bögen in einer Anlage einen übermäßig großen Raum einnehmen. Es wurde allgemein festgestellt, daß schwer zu entzündende Brennstoffe nicht in einem Ofen mit relativ flachen Bögen angewendet werden können, und zwar wegen der dabei auftretenden Entzündungsprobleme.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist jedoch unterhalb des oberen Bereichs des sich bewegenden Rostes 13 und unmittelbar an eine Beladungszone oder einen Trichter 15 angrenzend ein anfänglicher bzw. eingangsseitiger Windkasten 14 vorgesehen. Ein Sauggebläse 16 bildet an einer eingangsseitigen Entzündungszone 17 einen Sog nach unten, um Teilströme des gesamten Feuers in die Kügelchen bzw. Pillen zu saugen und dann Verbrennungsgase von dem Windkasten durch einen Kanal 18 nach unten zu ziehen. Diese Gase werden dann durch einen Kanal 19 und über eine Mündung 20 in den Ofen zurückgeleitet, um als über dem Feuer befindliche Luft (over-fire air) zu dienen. Auch kann ein Teilstrom dieser Gase durch einen Kanal 19A zu Windkästen für eine Aufwind-Verbrennungsreaktion (updraft combustion reaction) geleitet werden.

Der übrige Teil des Betts wird einer Aufwindbehandlung mit Luft unterworfen, die über abgezweigte Kanäle 24, 25 und 26 durch Wind kästen 21, 22 und 23 geleitet wird. Diese Kanäle sind durch einen Hauptkanal 28 mit einem Gebläse 27 verbunden. Wenn sich die Kugel hen bzw. Pillen von der Entzündungszone 17 zu nachfolgenden Ver-

030030/0844

brennungszonen vorbewegen, werden das Entzünden und Verbrennen unterstützt, was eine Brennstoffkontinuität für die Verbrennung erlaubt. Die nachfolgende Tabelle beinhaltet ein Beispiel für Betriebsbedingungen, die zum Verfeuern von Brennstoff aufrechterhalten werden, der entsprechend den zuvor genannten Anmeldungen hergestellt wurde.

Betriebsbedingungen einer Kettenrost-Kohlenbeschickungsvorrichtung unter Verwendung sauberen Pillen-Brennstoffs

Rostgröße: Beschickungsgut:

Beschickungsgut-Zusammensetzung:

Beschickungsgeschwindigkeit:

Beschickungstiefe: Rostgeschwindigkeit;

Windkasten-Betriebsbedingungen :

2,44 m χ 3,66 m -19 mm (-3/4 Zoll) + 6,35min ( + 1/4ZoIl) sauberer Kugel- bzw. Pillen-Koks

Feuchtigkeit 5-22 %

FC 37,36 %

VM 22,06 %

Asche 40,58 %

S 2,85 %

635 kg/Stunde (1440 lbs./hr.) 127 mm (5 Zoll) 55,9 mm/Minute

Nr. 1 - 2,54 mm (0,1 Zoll) HO

Nr. 2 + 5,08 mm (0,2 Zoll) H₃O

Nr. 3 + 2,54 mm (0,1 Zoll) H₃O

Nr. 4 + 1,27 mm (0,05 Zoll) H₀O

Während der Versuche wurde mit einem vorläufigen Abwind festgestellt, daß ein Vakuum von etwa 2,54 mm (0,1 Zoll) bis 1,27mm (0,05 Zoll) in dem anfänglichen Windkasten aufrecht erhalten werden sollte, um einen induzierten Zug zur Wärmelextungsübertragung zwecks Entzündens der Beladung bis zu einer Glühtiefe von etwa 12,7 mm in der Oberfläche des Betts vorzusehen. Die übrigen unteren Beladungsschichten mit einer Dicke von etwa 102 bis 20 3 mm (4 bis 8 Zoll) verbleiben ungezündet und dienen zum Speichern der Abwärme des Abwindes.

030030/06*4

— Q —

Wegen der nur oberflächlichen Entzündung wird nur eine kleine Wärmemenge von dem anfänglichen Windkasten abgesaugt, und dieser Wärmestrom hat eine Temperatur von weniger als 93,5°C (200⁰F). Der auf diese Weise abgezogene Strom wird leicht als sekundäre Verbrennungsluft zugeleitet, um ein Abbrennen (over-fire) von brennbaren Stoffen in der Flamme und von unverbrannten Gasen vorzusehen. Auch kann ein Teilstrom für Aufwind-Verbrennungsreaktionen zu Windkästen geleitet werden.

Das Abwind-Gebläse'16 kann mit einer temperaturempfindlichen Vorrichtung ausgerüstet sein, wie mit einem Thermoelement 29, welches einen Dämpfer bzw. eine.Ofenklappe 30 steuert, um sicherzustellen, daß der abwärts gerichtete Strom keine Temperatur von mehr als 121⁰C (250⁰F) übersteigt, was ein Zeichen für eine übermäßige Intensität der Abwind-Entzündung, des Wärmeverlustes und der Wärmebeschädigung des sich bewegenden Rostes wäre. Eine solche Steuerung wird von dem Dämpfer bzw. der Ofenklappe 30 automatisch bewerkstelligt. Dieses Glied drosselt den induzierten Abzug in Richtung einer teilweise geschlossenen Position, wenn sich die Temperaturen 121⁰C (250⁰F) annähern.

Ein relativ großes Durchzugvolumen wird unmittelbar nach der anfänglichen Abwind-Entzündung in dem Windkasten 21 zugeleitet, um für eine Flammenbildung und unmittelbar heiße Gase für die abwärts gerichtete Strömung zu sorgen, die zu der Abwind-Zone induziert wird. Die übrigen Windkästen 22 und 2 3 können einen gemässigten Durchzugstrom führen, um die Verbrennung zu begrenzen, wie es normalerweise bei normalen Brennstoffen erforderlich ist.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit das Umwandeln einer kommerziellen Kohlenbeschickungsvorrichtung bzw. eines kommerziellen Stokers von einem System zum Feuern normaler bituminöser Kohle zu dem oben beschriebenen System zum Feuern schwierig entzündbarer Brennstoffe. Ein solches Umwandeln ist eine Sache von Tagen anstatt von Monaten, die zum Gestalten und Aufhängen rückwärtiger Bögen erforderlich wären, um den kommerziellen Stoker zum Benutzen schwierig entzündbarer Brennstoffe zu modifizieren.

-ήθ'

Leerseite

Claims

G 52 068 -su

Mc Dowell-We llman Company, 113 St. Clair Avenue N.E., Cleveland, Ohio 44114 (USA)

Querzufuhr-Rostbeschickungsvorrichtung für einen Dampferzeuger und Verfahren zum Betreiben derselben

Patentansprüche

1J Verfahren zum Betreiben einer Querzufuhr-Rostbeschickungsvorrichtung für einen Dampferzeuger, dadurch gekennzeichnet, daß ein festes kohlenstoffhaltiges Brennstoff-Bett mittels eines sich bewegenden Rostes innerhalb eines Ofens längs eines im wesentlichen horizontalen Pfades von einer Brennstoff-Beladungszone zu einer Asehe-Abnahmeζone geleitet wird, daß die Oberfläche des an die Beladungszone angrenzenden Betts entzündet wird, daß an einer nahe an die Beladungszone angrenzenden Entzündungszone zum Stabilisieren des Entzündungsvorgangs ein sauerstoffhaltiges Fluid durch das Bett nach unten geleitet wird und daß zwischen der Entzündungszone sowie der Asche-Abnahmezone ein sauerstoffhaltiges Fluid durch das Bett nach oben geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluid Luft verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft aus dem Ofen abgesaugt und dann wieder als über dem Feuer befindliche Luft (overfire air) in den Ofen eingeleitet wird.

4. Verfahren insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft aus dem Ofen abgesaugt und dann als über dem Feuer befindliche Luft und als Aufwindmittel wieder in den Ofen zurückgeleitet wird.

5. Verfahren insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

_ 2 —

Ö30030/064Ä

daß das Fluid an die Entzündungszone angrenzend schneller als an die Abnahmezone angrenzend durch das Bett aufwärts getrieben wird.

6. Querzufuhr-Rostbeschickungsvorrichtung für einen Dampferzeuger , gekennzeichnet durch ein in einem Ofen (10) horizontal bewegbares Rost (13), durch eine Beladungszone (15) bestimmende Mittel zum Einführen von festem kohlenstoffhaltigem Brennstoff in ein Bett auf dem bewegbaren Rost (13), durch eine Mehrzahl von Windkästen (14, 21, 22, 23) unter dem Rost (13), durch Mittel (16) zum Aufbringen einer Saugwirkung auf einen unmittelbar an die Beladungszone (15) angrenzenden Windkasten (14), um Luft in einer Entzündungszone (17) durch das Bett nach unten zu saugen, und durch Mittel (2 7) zum Aufbringen einer vertikal aufwärts gerichteten Saugwirkung durch den verbleibenden Teil des Bettes mittels der übrigen Windkästen (21, 22, 23).

7. Rostbeschickungsvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Mittel (19, 19a) zum Zurückführen der durch das Bett nach unten abgesaugten Luft in den Ofen (10) als über dem Feuer befindliche Luft.

8. Rostbeschickungsvorrichtung insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Aufbringen einer Saugwirkung auf den unmittelbar an die Beladungszone (15) angrenzenden Windkasten (14) ein sich in Strömungsverbindung mit dem Windkasten (14) befindliches Sauggebläse (16) aufweist.

9. Rostbeschickungsvorrichtung insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Aufbringen einer vertikal aufwärts gerichteten Saugwirkung ein sich mit den übrigen Windkästen (21, 22, 23) in Strömungsverbindung befindliches Gebläse (27) aufweist.

0. Rostbeschickungsvorrichtung insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Rost (13) ein Kettenrost ist. - 3 -

030030/0644

11. Rostbeschickungsvorrichtung insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen (10) im wesentlichen frei von Bögen ist.

12. Rostbeschickungsvorrichtung insbesondere nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Thermoelement (2 9) zum Erfassen der Temperatur des durch das Sauggebläse (16) geleiteten Fluids und durch auf das Thermoelement (29) ansprechende Mittel (30), um den Fluidstrom durch das Sauggebläse (16) zu reduzieren, wenn dessen Temperatur einen vorbestimmten Wert übersteigt.

13. Rostbeschickungsvorrichtung insbesondere nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Thermoelement (2 9) ansprechenden Mittel einen Dämpfer (30) bzw. eine Ofenklappe in einem Kanal zwischen dem Sauggebläse (16) und dem unmittelbar an die Beladungszone (15) angrenzenden Windkasten (14) aufweisen.

030030/0844