DE3125849C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger mit zirkulierender atmosphärischer oder druckaufgeladener Wirbelschichtfeuerung, bestehend aus einer Wirbelbrennkammer, Fließbettkühlern und einem Abhitzedampferzeuger, in denen Speisewasservorwärmer-, Verdampfer-, Überhitzer- und Zwischenüberhitzerheizflächen angeordnet sind, sowie ein Verfahren zu seiner Regelung.

Verfahren zur Durchführung von Prozessen in einer zirkulie­ renden atmosphärischen Wirbelschicht sind aus der US-PS 41 11 158 bekannt. Sie bieten den Vorteil, daß neben den Ver­ brennungsrauchgasen ein zweites Wärmeträgermedium, das intern und extern umlaufende Bettmaterial, zu Wärmeübertragungszwecken zur Verfügung steht.

Bei einem bekannten Dampferzeuger (VGB Kraftwerkstechnik 60 (1980) Nr. 5, S. 366-376) mit einer zirkulierenden Wirbel­ schicht unter Atmosphärendruck sind in der Wirbelbrennkammer die gesamte Verdampferheizfläche, in dem sich an die Wirbel­ brennkammer gasseitig anschließenden Abhitzedampferzeuger die Überhitzer, die Zwischenüberhitzer und die Speisewasservorwärmer sowie in den Fließbettkühlern die weiteren Überhitzer und Zwischen­ überhitzer untergebracht.

Die Erfindung geht von einem Dampferzeuger der eingangs genannten Art aus. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Dampferzeuger durch eine besondere, eine vorteilhafte Regelung des Dampf­ erzeugers zulassende Ausbildung des Verdampfers zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gesamte Verdampferheizfläche auf mehrere Teilflächen verteilt ist, von denen eine in dem Fließbettkühler und die andere oder die anderen in der Wirbelbrennkammer oder in dem Abhitze­ dampferzeuger oder in beiden angeordnet sind und daß die rohr­ seitig zuerst durchströmte Teilfläche der Verdampferheizfläche auf die geforderte Schwachlast des Dampferzeugers ausgelegt ist und die über die Schwachlast bis zur Vollast hinausgehende Verdampfungsenergie durch die übrigen Teilflächen übertragen wird.

Bei einem derart ausgebildeten Dampferzeuger ist eine Regelung in der Weise möglich, daß die in den Fließbettkühlern ange­ ordneten Heizflächen bei steigender Last mit einer zunehmenden Menge und bei sinkender Last mit einer abnehmenden Menge an im Kreislauf geführtem Feststoff aus der Wirbelschicht beaufschlagt werden. Die Heizflächen des erfindungsgemäßen Dampferzeugers können nach dem Naturumlauf-, dem Zwangumlauf- oder nach dem Zwangdurchlaufprinzip durchströmt sein. Die konstruktive Aus­ führung und Verteilung der Verdampferheizflächen wird derart vorgenommen, daß die Kühlung und die Stabilität der Strömung gewährleistet sind und daß Schieflagen der Temperatur durch ungün­ stige Verteilung des Wasser-Dampf-Gemisches vermieden werden.

Die mit der Erfindung verbundenen Vorteile liegen darin, daß niedrigste Teillasten des Dampferzeugers möglich sind. Durch die Aufteilung der gesamten Verdampferheizfläche auf zwei oder mehr Teilheizflächen kann der Dampferzeuger gut geregelt werden. Etwaige Abweichungen in der Wärmeaufnahme der Verdampferheiz­ flächen können leicht korrigiert werden, indem entweder nach­ träglich die Feststoffzufuhr zu dem Fließbettkühler verändert wird, oder indem die gut zugänglichen Heiz­ flächen im Fließbettkühler vergrößert oder verkleinert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Die Zeichnung stellt beispielhaft das Anlagenschema eines Zwangdurchlauf-Dampferzeugers mit zirkulierender atmosphä­ rischer Wirbelschichtfeuerung dar.

Der Dampferzeuger umfaßt eine Wirbelbrennkammer 1, der über eine Leitung 2 ein Kohle-Kalk-Gemisch und über Bodendüsen 3 oder seitliche Einblasung Primärverbrennungs­ luft zugeführt werden. Das Kohle-Kalk-Gemisch kann auch mittels eines Primärluftstromes direkt eingeblasen werden. Oberhalb der Gemischeinbringung erfolgt über Seitendüsen 18 die Zugabe von Sekundärverbrennungsluft.

Die mit dem Gas aus der Wirbelbrennkammer 1 ausgetragenen Feststoffe, das ist im wesentlichen Asche, werden in einem Rückführungszyklon 4 abgeschieden. An den Rückfüh­ rungszyklon 4 schließen sich zwei parallelgeschaltete Feststoffleitungen 5 und 6 an, die in die Wirbelschicht­ brennkammer 1 münden. In der einen Feststoffleitung 6 ist ein Fließbettkühler 7 vorgesehen, vor dessen Eintritt ein Regelorgan 8 angeordnet ist. Die abgeschiedenen Feststoffe werden entweder direkt über die Feststofflei­ tung 5 oder über den Fließbettkühler 7 der Wirbelbrenn­ kammer 1 zugeführt. Über das Regelorgan 8 kann die durch den Fließbettkühler 7 fließende Feststoffmenge eingestellt werden.

Das aus dem Rückführungszyklon 4 austretende Gas wird nach Durchströmen eines weiteren, nicht dargestellten Abscheiders einem Abhitzedampferzeuger 9 zugeführt. In dem Abhitzedampferzeuger 9 sind als Nachschaltheiz­ flächen Speisewasservorwärmer 10 und Überhitzer 11 ange­ ordnet.

Die Gesamtverdampferheizfläche des Dampferzeugers ist im dargestellten Fall auf zwei Teilflächen verteilt, von denen eine als Heizfläche 13 in dem Fließbettkühler 7 und die andere als Heizfläche 12 in der Wirbelbrenn­ kammer 1 untergebracht sind. Insbesondere bei heizwert­ armer Kohle kann es erforderlich sein, die eine Ver­ dampferteilheizfläche aus der Wirbelbrennkammer 1 in den Abhitzedampferzeuger 9 zu verlegen. Man kann auch diese Verdampferteilheizfläche in zwei Heizflächen auf­ teilen und in der Wirbelbrennkammer 1 und dem Abhitze­ dampferzeuger anordnen.

Im dargestellten Fall ist die in der Wirbelbrennkammer 1 angeordnete Heizfläche 12 als erster Verdampfer geschaltet und mit dem Speisewasservorwärmer 10 verbunden. Die Größe der Heizfläche 12 ist auf die geforderte Schwachlast des Dampferzeugers derart ausgelegt, daß Kühlung und Stabilität gewährleistet sind und Schieflagen der Tempera­ tur durch ungünstige Verteilung des Wasser-Dampf-Ge­ misches in den Rohren der Heizfläche 12 vermieden werden. Im Schwachlastfall wird die notwendige Verdampfungsenergie allein über die Heizfläche 12 übertragen.

Die für Vollast über die Schwachlast hinaus notwendige Wärmeübertragungsfläche ist als Heizfläche 13 in dem Fließbettkühler 7 untergebracht. Die Heizfläche 13 kann als Rohrbündel oder als gasdicht verschweißte Rohrwand ausgebildet sein. Die Größe dieser Heizfläche 13 kann durch Entfernen oder durch Hinzufügen von Heizfläche in einfacher Weise verkleinert oder vergrößert werden. Bei Schwachlast ist die Heizfläche 13 im Fließbettküh­ ler 7 durchströmt, ohne daß Wärme übertragen wird. Durch die Anordnung von Bypassleitungen 19 können die Verdampferheizflächen unabhängig voneinander modifiziert werden. Der in der Heizfläche 12 der Wirbelschichtbrenn­ kammer 1 erzeugte Dampf gelangt nach Durchströmen der Heizfläche 13 des Fließbettkühlers 7 in den Überhitzer 11. Der so überhitzte Dampf wird einer nicht dargestellten Hochdruckturbine zugeführt.

Der Fließbettkühler 7 ist in seinem Boden mit einem An­ schluß 14 für die Zuführung eines Fluidisierungsgases versehen. Der bei geöffnetem Regelorgan 8 in den Fließ­ bettkühler 7 gelangende Feststoff wird durch das Gas fluidisiert und kann seine Wärme auf die Heizfläche 13 übertragen. Die auf die Heizfläche 13 zu übertragende Wärme wird durch die Menge des Feststoffes in der Weise geregelt, bei steigender Last des Dampferzeugers die Feststoffmenge erhöht und bei sinkender Last verringert wird. Damit können alle Bereiche zwischen Schwachlast und Vollast eingestellt werden.

Symmetrisch zu dem beschriebenen Rückführungszyklon 4 ist ein weiterer Rückführungszyklon 15 mit Feststofflei­ tungen 5 und 6 angeordnet. Der in dem weiteren Rückfüh­ rungszyklon 15 abgeschiedene Feststoff wird einem zweiten Fließbettkühler 16 zugeführt, der unabhängig von dem beschriebenen Fließbettkühler 7 betrieben wird. In dem zweiten Fließbettkühler 16 können die Heizflächen für eine einfache oder zweifache Zwischenüberhitzung 17 angeordnet sein. Die Temperatur des zwischenüberhitzten Dampfes wird allein durch die Menge des zugeführten Fest­ stoffes geregelt. Die bei herkömmlichen Dampferzeugern notwendige Temperaturregelung durch Wassereinspritzung in den Dampf kann dadurch entfallen.

Claims (2)

1. Dampferzeuger mit zirkulierender atmosphärischer oder druckaufgeladener Wirbelschichtfeuerung, bestehend aus einer Wirbelbrennkammer (1), Fließbettkühlern (7, 16) und einem Abhitzedampferzeuger (9), in denen Speisewasservor­ wärmer- (10), Verdampfer- (12, 13), Überhitzer- (11) und Zwischenüberhitzerheizflächen (17) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Verdampferheizfläche (12, 13) auf mehrere Teilflächen verteilt ist, von denen eine in dem Fließbettkühler (7) und die andere oder die anderen in der Wirbelbrenn­ kammer (1) oder in dem Abhitzedampferzeuger (9) oder in beiden angeordnet sind und daß die rohrseitig zuerst durchströmte Teilfläche der Verdampferheizfläche auf die geforderte Schwachlast des Dampferzeugers ausgelegt ist und die über die Schwachlast bis zur Vollast hinaus­ gehende Verdampfungsenergie durch die übrigen Teilflächen (13) übertragen wird.

2. Verfahren zum Regeln eines Dampferzeugers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Fließbettkühlern angeordneten Heiz­ flächen bei steigender Last mit einer zunehmenden Menge und bei sinkender Last mit einer abnehmenden Menge an im Kreislauf geführtem Feststoff aus der Wirbelschicht beaufschlagt werden.