DE3004847C2

DE3004847C2 - Dampferzeuger mit einer Wirbelschichtfeuerung

Info

Publication number: DE3004847C2
Application number: DE19803004847
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.-Ing. 5270 Gummersbach Herberholz; Sigfrid Dr.-Ing. Michelfelder
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1980-02-09
Filing date: 1980-02-09
Publication date: 1986-05-28
Also published as: DE3004847A1

Description

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Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger mit einer Wirbelschichtfeuerung, der eine in sich geschlossene, gasdichte, zylindrische Kesselheizfläche besitzt, die gasdicht mit dem Boden der Wirbelschichtfeuerung verbunden ist.

Dampferzeuger der vorgenannten Art sind z. B. aus VGB-Kraftwerkstechnik, August 1979, Heft 8, Seite 637, Bild 7 bekannt. Sie können wechselweise mit oder ohne Aufladung aber auch mit einer Betriebsweise ausschließ- J5 lieh ohne Aufladung betrieben werden. Die Anwendung derartiger Dampferzeuger ist vielseitig. Ihr Einsatz als Industriekessel für die Heiz- und Prozeßwärmeerzeugung sowie im Heizkraftwerks- bzw. Kraftwerksbereich für die Heizwärme- bzw. Stromerzeugung ist möglich.

Es ist bekannt, daß der Einsatz einer Wirbelschichtfeuerung im Rahmen eines Dampferzeugerkonzepts bei Kohle als Energieträger sowohl eine wirtschaftliche als auch eine umweltschonende Verbrennung des Energieträgers gestattet.

Beim Einsatz von Wirbelschichtfeuerungen ergibt sich allerdings die Schwierigkeit einer schnellen Regelung und eines großen Regelbereiches, weil einerseits dieser bei der bekannten Gestaltung und Anordnung der Kesselheizflächen nur in einer schmalen Bandbreite möglich ist, und andererseits für einen funktionstüchtigen Betrieb dem Betriebsmittel — Luft — mengenmäßig nach oben und unten enge Grenzen gesetzt sind.

Aus VGB-Kraftwerkstechnik, August 1978, Heft 8, Seiten 560 und 561, ist ein System Wirbelschichtfeuerungen bekanntgeworden, welches aus mehreren separaten Wirbelschichtfeuerungen mit eigenen Druckbehältern besteht, die getrennt ver- und entsorgbar sind und die auf einen gemeinsamen weiteren, mit einem Druckbehälter versehenen Kesselraum geschaltet sind, der selbst keine eigene Wirbelschichtfeuerung beinhaltet.

Ferner sind Wirbelschichtbrennräume mit rechteckigem Querschnitt und in Nebeneinanderanordnung (US-PS 38 93 426) bekannt, die jedoch nicht durch gasdichte Heizflächen voneinander getrennt sind.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Dampferzeuger mit Wirbelschichtfeuerung die Kesselheizfläche und die Kesselräume so zu gestalten, daß eine schnelle Regelbarkeit innerhalb eines großen Lastbereiches möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß mindestens eine weitere, diese Kesselheizfläche konzentrisch umgebende, gasdichte zylindrische Kesselheizfläche vorgesehen ist, die ebenfalls gasdicht mit dem Boden einer ihr zugeordneten weiteren Wirbelschichtfeuerung verbunden ist, daß die durch die Kesselheizflächen gebildeten Wirbelschichtbrennräume und Kesselräume jeweils getrennte Ver- und Entsorgungseinrichtungen aufweisen, und daß die die Kesselräume verlassenden Rauchgase bis hinter ihre jeweilige erste Entstaubung voneinander getrennt geführt sind.

Dabei können die zylindrischen Kesselheizflächen kreisförmige oder polygonale Querschnitte aufweisen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen auf Seiten des Kesselkonzeptes im wesentlichen darin, daß die bisher bei Wirbelschicht-Dampferzeugeranlagen nur unzureichend erfüllbaren Forderungen nach großem Regelbereich, ausgeprägtem Schwachlastbetrieb und hoher Leistungsänderungsgeichwindigkeit bei der zugrunde liegenden Anlage bei gleichzeitig raumökonomischer Bauweise realisierbar sind.

Die Vorteile auf seilen der verfahrenstechnischen Schaltung bestehen im wesentlichen darin, daß der Vorzug Jer raumsparenden Bauweise durch Aufladung mit der Verwendungsmöglichkeit eines konventionellen einstufigen Druckerhöhungssystems im unteren Rauchgastemperaturbereich und eines vorgeschalteten konventionellen Haupt-Staubfilters bei übergangslosem Betrieb im gesamten Auslegungsdruckbereich verknüpft wird.

Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Figuren ist die Erfindung nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigt

Fi g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dampferzeugers mit einem wechselweisen Betrieb mit oder ohne Aufladung,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel nach der Erfindung mit einer Betriebsweise ausschließlich ohne Aufladung.

Im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 sind die Dampferzeugerelemente in einen Druckbehälter 1 eingesetzt.

Der Dampferzeuger besteht aus zwei Kesselräumen 2 und 3. Der innere Kesselraum 2 lieft zentral und hat eine Zylinderform mit Kreisquerschnitt. Der Kesselraum 3 hat ebenfalls eine Zylinderform mit einem Kreisringquerschnitt. Beide Kesselräume 2 und 3 sind konzentrisch zueinander angeordnet. Der Kesselraum 2 wird gegenüber dem Kesselraum 3 durch die zylindrische Kesselheizfläche 4 gasdicht abgetrennt. Diese Kesselheizfläche 4 erstreckt sich vom Anströmboden 5 der Wirbelschichtfeuerung bis hinter eine im Druckbehälter 1 angeordnete Entstaubung 6. Die gleiche Anordnung ist bei den Kesselheizflächen 7 des Kesselraumes 3 vorgesehen. In den Kesselräumen 2 und 3 sind Eintauchheizflächen 8 und Freiraumheizflächen 9 vorgesehen. Betrieben wird der Dampferzeuger mit einer Wirbelschichtfeuerung.

Mit der nicht näher dargestellten Wirbelschicht, die vom Anströmboden 5 getragen und die in einzelne selbständige Wirbelschichtabschnitte auf Grund der Kesselheizflächenanordnung aufgeteilt ist, sind sogenannte Pufferbehälter 10 über Rohrleitungen 15 verbunden. Über diese Pufferbehälter 10 kann die fluidisierte Wirbelschichtmasse aus den Wirbelschicht-

feuerungen abgezogen und wieder zugeführt werden, so daß damit eine schnelle Regelung erreicht wird. Mit den Puffern 10 ist außerdem eine Rohrleitung 12 verbunden, die an das nicht dargestellte Gasversorgungssystem für die Brennstofförderung angeschlossen ist Von der Leitung 12 ist bei 13 eine Leitung 14 abgezweigt die ebenfalls in die Pufferbehälter 10 einmündet und dort als Fluidisierungselement gestaltet ist. Diese Leitung 14 liegt im wesentlichen konzentrisch im Pufferbehälter 10 und wird in der anschließenden Verbindungsleitung 11 bis zum Anströmboden 5 ebenfalls in konzentrischer Anordnung fortgeführt Mittels eines in der Leitung 12 in Förderrichtung gesehen hinter der Abzweigstelle 13 eingesetzten Ventils 15 ist der Druck aus der Gasversorgung der Brennstofföi derung so regelbar, daß die fluidis erte Wirbelschichtmasse hin- und hergefördert werden kann.

Das aus der Entstaubung 6 in den gemeinsamen Rauchgaskanal 16 austretende Rauchgas wird wärmeenergiemäßig noch in einer weiteren Nachscraltheizfläche 17 ausgenutzt und anschließend in einem weiteren Entstauber 18 gereinigt. Das nochmals gereinigte Rauchgas kann entsprechend der Betriebsweise aufgeladen — durchgszogene Pfeile — oder nicht aufgeladen — gestrichelt gezeichnete Pfeile — wärmeenergiemäßig weiter ausgenutzt werden.

Bei aufgeladener Betriebsweise wird durch Schließung des Ventils 19 in der Leitung 20 und Öffnen des Ventils 21 in der Leitung 22 das Rauchgas in eine dem Druckerhöhungssystem zugeordnete Rauchgasturbine 23 geleitet und dort so weit entspannt, daß das Rauchgas direkt in den Schornstein 24 geleitet werden kann. Die in der Rauchgasturbine 23 gewonnene Energie wird ausschließlich als Antriebsenergie für einen Luftverdichter 25 verwendet, der mit einem weiteren mittels

Fremdenergie betriebenen Verdichter 26 das gesamte Druckerhöhungssystem darstellt. Bei der aufgeladenen Betriebsweise wird die verdichtete Luft unter Umgehung eines Luftvorwärmers 27 über die Leitung 28 den Wirbelschichtfeuerungen zugeführt, wobei über die Abzweigleitung 29 die innere Wirbelschichtfeuerung und durch die Leitung 30 die äuBere Wirbelschichtfeuerung versorgt wird.

Bei nicht aufgeladener Betriebsweise wird das Ventil 21 in der Leitung 22 geschlossen und das Ventil 19 in der Leitung 20 geöffnet Dadurch wird das aus der zweiten Entstaubung 18 kommende Rauchgas direkt in den Luftvorwärmer 27 geleitet und über die Leitung 20 dem Schornstein 24 zugeführt

Um das in den Schornstein 24 gelangte Rauchgas in den vorgeschriebenen zulässigen Temperaturen halten zu können und um das Druckerhöhungssystem mit der Riiuchgasturbine 23 und dem Luftverdichter 25 im Leistungsgleichgewicht zu halten, dient eine Bypass-Leitung 31 mit Entspannungsventil 32. Entsprechend der gewünschten Dampfleistung können die Ventile 19 und 21 jeweils gegensinnig so gestellt werden, daß das Druckerhöhungssystem in der Lage ist, kontinuierlich bis zum höchsten Auslegungsdruck die Wirbelschichtfeuerung zu versorgen.

Die Entsorgung der nicht näher dargestellten Wirbelschichtfeuerungen erfolgt für die Kesselräume 2 und 3 jeweils getrennt über die Leitungen 33. Die Entsorgung der ersten Entstaubung 6 erfolgt über die Leitung 34. Der Brennstoff für die Wirbelschichtfeuerung wird ebenfalls über getrennte Rohrleitungen 35 den einzelnen Wirbelschichtfeuerungen zugegeben.

Das Ausführungsbeispiel, welches in der Fig.2 dargestellt ist, entspricht im Dampferzeugerteil demjenigen der Fig. 1.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dampferzeuger mit einer Wirbelschichtfeuerung, der eine in sich geschlossene, gasdichte, zylindrische Kesselheizfläche besitzt, die gasdicht mit dem Boden der Wirbelschichtfeuerung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine weitere, diese Kesselheizfläche konzentrisch umgebende, gasdichte zylindrische Kesselheizfläche vorgesehen ist, die ebenfalls gasdicht mit dem Boden einer ihr zugeordneten weiteren Wirbelschichtfeuerung verbunden ist, daß die durch die Kesselheizflächen gebildeten Wirbelschichtbrennräume und Kesselräume jeweils getrennte Ver- und Entsorgungseinrichtungen aufweisen, und daß die die Kesselräume verlassenden Rauchgase bis hinter ihre je-veilige erste Entstaubung voneinander getrennt geführt sind.

2. Dampferzeuger nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Kesselheizflächen kreisförmige oder polygonale Querschnitte aufweisen.