DE3107356A1

DE3107356A1 - Verfahren zum betrieb eines dampferzeugers mit wirbelschichtfeuerung

Info

Publication number: DE3107356A1
Application number: DE19813107356
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.-Ing. 5270 Gummersbach Herberholz
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1981-02-27
Filing date: 1981-02-27
Publication date: 1982-09-16
Also published as: JPS57179502A; ZA821041B; FI820682L

Description

"Verfahren zum Betrieb eines Dampferzeugers
mit Wirbelschichtfeuerung" Die Frfindung hetrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Dampferzeugers mit zylindrischer, ringförmiger Prennkammer mit kreisförmiqen oder vieleckigem horizontalem Querschnitt mit Wirbelschichtfeuerunci, eine sich an den Ringbrennraum anschließende Cas-Feststofftrennung und rauchgas-beaufschlagtrn Nachschaltheizflächen.
Die Erfindung betrifft ferner einen Dampferzeuger zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
F.s ist bekannt, Dampferzeuger mit einer Wirbelschichtfeuerung zu vcrsehen. Dabei hahen Wirbelschichtdampferzeuger, die während des getriebes vo]lständiq mit Wirbelschichtmateria] ausgefüllt sind und bestimmungsgemäß bei einennt Korn-Zwi schenraum-Volumenverhältnis # von o,75- I,o betrieben werden, gute Reaktionseigenschaften und niedrige Stickoxidemissionen. Bei solchen Wirbelschichten sind die Wirbelgeschwindigkeiten so hoch, daß infolge der Erosionsgefahr keine Heizflächen in die Wirbelschicht eintauchen und zur Aufrechterhaltung der ausleaungsgemäßen Wirbelschichttemperatur die dem Brennstoff zu entbindende Wärme ausschließlich durch Wandheizflächen aufgenommen wird. na bei den bekannten zylindrischen Hohlformen einer Wi.rbelschichthrennkammer das Volumen als Maß für die Wirbelschichtmenge und die notwendige Fluidisierungs- und VerbrennungsJuftmenge mit der Grundfläche und damit der zweiten Potenz, die Wärmeübergangsfläche der Wandung aber nur mit dem Umfang und damit der ersten Potenz wächst, muß die Unterbringung der notwendigen Wärmeübergangsfläche bei erhöhtem Mengendurchsatz und damit erhöhter Leistung durch Vergrößerung der Höhe erreicht werden. Dies widerspricht aber der aufgrund des Ausbrandverhaltens des Rrennstoffes und der Aufrechterhaltung der Wirbelschichttemperatur physikalisch notwendigen Höhe. Zudem vermindert sich mit zunehmender Grundfläche eines solchen Hohl zylinders infolqe schlechter Quervermischung die Fluidisierungsqualität und reduziert somit die zuvor genannten Vorteile einer Wirbelschicht mit dem genannten Korn-Zwischenraum-Volumenverhältnis.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zum Betrieb eines Damperzeugers mi.t. Wirbelschichtfeuerung und einen entsprechenden Dampf erzeuger zu entwickeln, bei dem die strömungsmechanisch und feuerungskinetisch optimierte Gestaltung des Wirhelschi.cht-Auslenungsbrennraumes von der Leistung des Dampferzeugers weitgehend unabhängig gemacht werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß während des Betriebes der Ringbrennraum vollständig von der Wirbelschicht ausgfE lt ist und die dort freigesetzte Brennstoffwärme bis zu einer Wirbelschichttemperatur von 750° C bis oSo° C ausschließlich an Ringbrennkammer-Wand-Heizflächen abgegeben wird.
Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf ein Verfahren, sondern bezieht sich auch auf einen Dampferzeuger zur Durchführung des Verfahrens. Ein solcher Dampferzeuger ist dadurch gekennzeichnet, daß der zur Rotationsachse der Ringhrennkammer parallele Ringbrennkammerquerschnitt aus oberen Rechtecken H1 B1, unteren Rechtecken F2 B2 und Flächen der Föhe H3 mit beliebiger Breitenvergrössprung von B1 auf B2 besteht und die unabhängig vom äußeren Durchmesser D der Ringbrennkammer Festwerte bilden.
Die Vorteile, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem Dampferzeuger zu seiner Durchführung errecht werden, bestehen darin, daß durch die vollständige Ausfüllung des Ringbrennraumes der Brennkammer mit Wirbelschichtmasse in Verbindung mit hohen Wirbelgeschwindigkeiten und einer in ihrer Formgehung speziell gestalteten inneren oder äußeren Ringbrennkammerbegrenzungswand der Ringbrennraum strömungsmechanisch und feuerungskinetisch als Festwert optimiert werden kann und fürunterschiedliche Wirkungsauslegungen des Dampferzeugers lediglich der äußere Durchmesser des Ringbrennraumes verändert werden muß.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur ist die Erfindung nachfolgenden an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
Der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigte Dampferzeuger besteht aus einer ringförmigen Brennkammer 1 mit einer als Heizfläche ausgebildeten äußeren fleqrenzungswand 2 und einer ehenfalls als Pelzfläche ausgebildeten inncren Begrenzungswand 3. Die innere Bce3rcnzungswand 3 ist derart gestaltet, daß sich innerhalb des zur Rotationsachse 4 der Ringbrennkammer 1 parallelen Ringbrennkammerquerschnitts dabei verschiedene Ouerschnittsabschnitte I, II und III ergeben, in denen entsprechend dem eingebrachten Brennstoffkorn optimale Fluidisierungsbedingungen eingestellt werden können.
Der Querschnittsabschnitt I entspricht einem Rechteck H2 B2. Der Querschnitssabschnitt III entspricht einem Rechteck H1 B1. Der Querschnittsabschnitt II entspricht einer Fläche mit der Höhe H3 und einer beliebigen Brcitenvergrößerung von nl auf B2. Die Gasversorgung des Wirbelschichtdampferzeugers erfolgt durch Luft 6 mittels Eindüsung im Anströmboden 5 und im Bereich des Beginns des Querschnittsabschnitts III und durch jeweils zumischbares Rauchgas 7. Das aus der Ringbrennkammer 1 austretende Rauchgas gelangt huber querkanäle 8 in Ahscheidevorrichtungen 9, in denen abgeschiedene Partikel durch Rückführungen 10 in den Wirbelringbrennraum 1 zurückgeführt werden können und aus denen der gesäuberte Rauchgasstrom in einen gemeinsamen Abhitzewärmetauscher 11 gelangt. Die abgekühlten Rauchgase verlassen danach durch einen Rauchgaskanal 12 den Dampferzeuger. Die Zufuhr von Brennstoff und inertem Wirbelmaterial erfolgt über Zuführleitungen 13, der Abzug von Wirbelmaterial über Abzugsleitungen 14. Wird der Dampferzeuger mit festen Brennstoffen mit Heizwerten von 15.ooo KJ/kgK bis 30.ooo KJ/kgK und Korngrößen bis 20 mm betrieben, ergeben die Abmessungen H1, B1, H2, B2 und H3 folgende Werte: H1 : 2 m bis 5 m B1 : o,4 m bis 1 H2 : o,2 m bis 1 m B2 : 1 m bis 3 m H3 : o,5 m bis 2 m L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Retrieb eines Dampferzeugers mit zylindrischer, ringförmiger Rrennkammer mit kreisförmigen oder vieleckigem horizontalem Querschnitt mit Wirbelschichtfeuerung, eine sich an den Ringbrennraum anschliessende Gas-Feststofftrennung und rauchgas- beaufschlag te Machschaltheizflächen, d a d u r c h ci e -k e n n z e i c h n e t, daß während des getriebes der Ringbrennraum vollständig von der Wirbel schicht ausgefüllt ist und die dort freigesetzte Brennstoffwärme bis zu einer Wirbelschichttemperatur von 750° C bis 950° C ausschließlich an Ringhrennkammer-Wand-Heizflächen abgegeben wird.
2. Dampferzeuger zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h q e k e. n n z e i c h -n e t, daß der zur Rotationsachse der Rinshrennkammer parallele Ringbrennkammenquerschnitt aus oberen Rechtecken Erl B1 unteren Rechtecken F79 B2 und Flächen der Höhe 13 mit beliebiger Preitenvergrößerung von P1 auf R? besteht und die unabhängig vom äußeren Durchmesser n der Ringbrennkammer Festwerte bilden.