DE3415517A1

DE3415517A1 - Wirbelschichtofen

Info

Publication number: DE3415517A1
Application number: DE19843415517
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr. 6800 Mannheim Wieser
Original assignee: WIESER DR RUDOLF
Current assignee: WIESER DR RUDOLF
Priority date: 1984-04-26
Filing date: 1984-04-26
Publication date: 1985-10-31

Description

Wirbelschichtofen
bekanntlich läuft die Verbrennung in Wirbelschichtfeuerungen bei relativ niedrigen Temperaturen (800 - 900 °C) ab, wodurch die NOA-Bildung stark vermindert werden kann.
Weiters ist es bei Wirbelschichtfeuerungen durch den Zusatz von Kalk- oder Dolomitstaub möglich, eine verhältnismäßig hohe Einbliidung des im Brennstoff enthaltenen Schwefels (durch Umwandlung des S02 in Gips) zu erreichen.
Ein weiterer Vorteil der Wirbelschichtfeuerungen besteht darin, daß in ihnen sehr unterschiedliche Brennstoffe - auch solche mit extrem niedrigen Heizwerten und/oder mit hohen Feuchtigkeits- und Aschegehalten - mit gutem Ausbrand verfeuert werden können, ür die Verbesserung der Schwefeleinbindung und des Brennstofflusbrandes wurden auch schon "zirkulierende Wirbelschichtfeuerungen" vorgeschlagen, bei denen aus den Flammengasen meist in einem oder zweien der eigentlichen Wirbelschichtfeuerung rauchfgasseitig nachgeschalteten Zyklonen (Fl iehkraftabscheidern) Ascheteilchen und Kalkstaub abgeschieden werden, die dann in das Wirbelbett rückgeführt werden.
Nachteilig ist bei diesen Lösungen daß der Abscheidegrad für Asche und Kalkstaub in den großen Abscheidezyklonen nur verhältnlsmäßig niedrig ist und daß die R(ickführung dieser Stoffe in da; Wirbelbecken in aufwendiger Weise über Kühlanlagen und mechanische Transporteinrichtungen erfolgt. Weiters ist es von Nachteil, daß der Platzbedarf dieser 11zirkulierenden Wirbelschichtfeuerungen" - die bisher nur für Großanlagen vorgesehen sind -ein erhehlicher ist.
'iel der Erfindung ist es nun, das Prinzip der "zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung" auch für kleinere Wirbel schichtöfen Lri einer besonders platzsparenden Weise anzuwenden, um deren Ftuerleistung - bei gegebenen Abmessungen - zu steigern und die At)scheidung von Asche und Kalkstaub aus den Rauchgasen zu erhöhen und die Rückführung dieser Stoffe in das Wirbelbett zu vereiiifachen.
Durch die verbesserte Abscheidung von Asche (die teils noch unverbrannten Brennstoff enthal.ti und von Kalkstaub und durch die RuickfAhrung dieser Stoffe in das Wirbelbett soll ein verbesserter Ausbrand des Brennstoffes und eine gesteigerte Einbindung des Schwefels (bei gleichzeitiger Verringerung der Kalkstaubzugabe) erreicht werden. Vor allem soll es aber mit den wesentlich reineren Rauchgasen möglich sein, nachgeschaltete Flammrohrkessel oder asserrohrkessel zur Absenkung der Rauchgastemperatur zu beaufschlagen, ohne daß in diesen übermäßige Ablagerungen an Asche und Gipsstaub auftreten.
VJeiterhin soll der hier vorgeschlagene verbesserte Wirbelschichtofen auch geeignet sein, bisher öl/gasgefeuerte Flammrohrkessel und Wasserrohrkessel auf feste Brennstoffe umzustellen, ohne daß dabei die Nenndampfleistung dieser Kessel nach der Feuerllngsumstellung absinkt.
Durch den Erfindungsgegenstand soll es also möglich sein, den Verbrauch von importiertem öl und Gas zu reduzieren, den Verbrauch an - vor allem heimischer - Kohle zu steigern und überdies die Umweltbelastung durch NO und S02 zu verkleinern.
x ;chließlich soll der hier vorgeschlagene Wirbelschichtofen in eiiier größeren Ausführung auch mit feuergasseitiger Aufladung auf 5 - 50 bar betrieben und in kombinierten Dampfturbinen/Gasturbiiienanlagen für die Lieferung weitgehend entstaubter heißer Rauchgase (von ca. 1000 °C) an eine nachgeschaltete Gasturbine verweitdet werden können.
Auch soll für größere Wirbelschiehtöfen mit hochwertigen Brenncitoffen ein selbsttragendes und leicht zu reinigendes Doppelrohr-Kühlsystem für den Brennkammermantel geschaffen werden.
Zur Erreichung dieser Ziele wird ein Wirbelschichtofen von zylin<!erähnlicher oder prismenähnlicher Grundform vorgeschlagen, (ler aus dem eigentlichen Wirbelbett mit darüber befindlicher lirennkammer sowie einer unter dem Wirbelbett angeordneten und v<>n diesem durch eine Düsenplatte getrennten Primärluftkammer }^)steht, und der dadurch gekennzeichnet ist, daß im Bereich der oberen Brennkammerhälfte innerhalb derselben ein oder mehrere Abscheidezyklone und/oder seitlich außerhalb der oberen Brennkammerhälfte und/oder über derselben mehrere Ascheabscheidezykone angeordnet sind, die während des Betriebes von den Flammengasen durchströmt sind und aus denen die abgeschiedene Asche zur Gänze oder teilweise über Aschekanäle in das Wirbelbett bzw in die Brennkammer zurückgeführt wird.
T)abei sind die Ascheabscheidezyklone rotationssymmetrisch oder annähernd rotationssymmetrisch zur Vertikalachse des Wirbelschichtofens angeordnet und ie außerhalb des Ofens befindlichen Ascheabscheidezyklone im oberen Bereich der Brennkammer befindet sich an dem vertikalen Brennkammermantel bzw. an deren vertikalen Begrenzungswänden. Dies gibt eine besonders platzsparende Bauweise.
In einer besonders einfachen Ausführungsform des neuen Wirbelschichtofens ist der oberste Teil der Brennkammer durch eine rlngfjrmige Wand oder durch eine ringförmige Wand mit an ihrem Innenrand anschließenden und nach unten gezogenen ringförmigen Kragen von der übrigen Brennkammer getrennt und es zweigen die Flammenzuführungskanäle der externen Ascheabscheidezyklone von diesei obersten Teil der Brennkammer ab.
Sind ein oder mehrere Ascheabscheidezyklone innerhalb der obere Brennkammerhälfte angeordnet, so ist dieser bzw. sind diese zum Zwecke der Kontrolle durch die Brennkammerdecke nach oben iiusziehbar oder er bzw. sie sind mit der Brennkammerdecke vom Wirbelschichtofen nach oben abhebbar.
Um den Abscheidegrad der Asche und des Kalkstaubes zu verbesseren, sind in an sich bekannter Weise je zwei oder drei Aschedbscheidezyklone fl ammengassei tig hintereinander geschaltet. nabei können die Aschekanäle der Ascheabscheidezyklone der rauchasseitig ersten Stufe in das Wirbelbett bzw. in die Brennkammer einmünden, während die Aschekanäle der Abscheidezyklone der rauchgasseitig letzten Stufe in einen oder mehrere AschesammelbehAlter führen.
Um den Verschleiß an den Ascheabscheidezyklonen niedrig zu halten, sind deren Wände innen mit Quarzglasplatten oder Keramikplatten abgekleidet oder es bestehen die Zyklone aus Quarzglas oder Keramik.
Zur Steigerung der Asche- und Kaltstaubabscheidung betragen die lichten Durchmesser der Ascheabscheidezyklone in an sich bebekannter Weise höchstens 600 mm, vorzugsweise aber 200 bis 300 mm.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist bzw. sind im Zentrum der oberen Brennkammerälfte ein Ascheabscheidezyklon oder mehrere Ascheabscheidezykloe in der Weise angeordnet, daß er bzw. sie von einem Flammenkanal mit ririgförmigen lIorizontalquerschnitt umschlossen ist bzw. sind. Dabei sind die Flammenzuführuiigskanäle des Ascheabscheidezyklons bzw. der Ascheabscheidezyklone am oberen Ende des ringförrnigen Flammenkanals angeordnet.
Diese Ausführung erlaubt - in Verbindung mit einer durch Sekuntlärlufteinblasung erzeugten Drallbewegung der Flamme - eine Vorabicheidung gröberer Brennstoffteilchen schon im ringförmigen Flammenkanal, noch bevor diese in die Ascheabscheidezyklone eintreten.
Bei dieser Ausführung kann der Ascheabscheidezyklon bzw.
können die Ascheabscheidezyklone auch doppelwandig ausgeführt und wZihrend des Betriebes von einem Kühlmedium (Kesselwasser, Speis^wa5ser, Dampf, Thermoöl, Verbrennungsluft, kalte Rauchgase) durchströmt sein. Durch die Wärmeaufnahme der Außenwände des bzw. der Ascheabscheidezyklone ist es möglich, die Flammentemperatur unter 900 °C zu halten.
Nach einem anderen Merkmal des Vorschlages sind dem bzw.
den innerhalb der oberen Brennkammerhälfte angeordneten Ascheabscheitlezyklon(en) rauchgasseitig (je) ein oder mehrere brennkammerexterne Ascheabscheidezyklone nachgeschaltet. Dadurch wird eine besonders hohe Reinheit der Flammengase erzielt.
Zur einfachen Rückführung der Asche und des Kalkstaubes in das Wirbelbett wird bzw. werden in den Aschekanal des Ascheabscheielezyklons bzw. in die Aschekanäle der Ascheabscheidezyklone während des Betriebes Verbrennungsluft (vorzugsweise Sekundärluft) und/oder (kälteres) Rauchgas ejekorartig eingeblasen.
isesitzt der Wirbelschichtofen in seiner oberen Brennkammerhälft einen oder mehrere interne Abscheidezyklone, so können zwisclien diesem(n) und der Düsenplatte in an sich bekannter Weise Tauchiieizflächen zur Begrenzung der Flammentemperatur auf ca.
900 °C angeordnet sein. (Dies vor allem bei größeren oder feuerseitig durckaufgeladenen Einheiten und bei Einsatz von höherwertigen Brennstoffen).
Weist der Wirbelschichtofen mehrere brennkammerinterne und/ oder trennkammerexterne Ascheabscheidezyklone auf, so sind deren Reing.isksnäle zweckmäßig zu einem einzigen, größeren Reingaskanal zusammengefülhrt .
Wenn der Wirbelschichtofen in seinem vertikalen Brennkammermantel bzw. in seinen vertikalen Brennkammerwänden Sekundärluftdüsen aufweist, so tangieren diese im Horizontalschnitt des Ofens zur Erzeugung eines Flammendralls in an sich bekannter Weise an einen oder mehrere Brennkreise.
Nach einem anderen, wesentlichen Merkmal der Erfindung sind die vertikalen Wände der Brennkammer des Wirbelschichtofens bzw.
der Brennkammermantel aus gekühlten Doppelrohren gebildet, die in an sich bekannter Weise über metallische Rippen oder Stege miteinander verschweißt sind. Dies ist - bei größeren Einheiten und bei Einsatz von höherwertigen Brennstoffen - ein sehr wirksames Mittel um die Flammentemperatur auf etwa 900 OC zu begrenzen. Ist der Wirbelschichtofen einem Flammrohrkessel oder einem Wasserrohrkessel vorgeschaltet, so bilden die Doppelrohre eine zusätzliche Heizfläche, mit der es bei der Feuerungsumstellung von öl/Gas auf Kohle möglich ist, die ursprüngliche Nenndampfleistung des Kessels wieder zu erreichen.
Die Doppelrohre des ringförmigen Brennkammermantels münden mit ihren oberen und unteren Enden in je einen ringförmigen Rauchyaskanal ein.
Dabei ist die obere Stirnfläche des aus Doppelrohren gebildeten Brennkammermantels durch eine Brenrikammerdecke verschlossen, die sich auf den oberen ringförmigen Rauchgaskanal abstützt und mit diesem lösbar verbunden (verschraubt) ist. Von dieser Brennkammerdecke - vorzugsweise von deren Zentrum - zweigt der Flammengasaustrittskanal ab, um dessen Mündung ein Abscheidekragen angeordnet ist, der in die Brennkammer hineinragt und der einen ringförmigen Horizontalschnitt aufweist ie Innenrohre der den Brennkammermantel bildenden Doppelrohre sind während des Betriebes von den Rauchgasen von oben nach tinten durchströmt.
Die Sekundärluftdüsen sind zwischen den Doppelrohren und durch deren verbindenden Rippen bzw. Stege hindurchgeführt.
Der aus den Doppelrohren gebildete Brennkammermantel kann außen von einem Blechmantel umschlossen sein, der von ersterem nach oben abziehbar ist.
J3ei Vorhandensein eines äußeren Blechmantels ist unter dem unteren, ringförmigen RauchgasT;aaal zweckmäßig ein ringförmiger Sekunklirlu£tkanal mit in die Brennkammer gerichteten SekundArluftd[isen angeordnet.
Ist der Wirbelschichtofen mit aus Doppelrohren gebildetem Brennkammermantel feuerseitig einem Flammrohrkessel oder Wasserrohrk(ssel vorgeschaltet, so zweigt der rauchgasseitige Verbindungskanal bzw. zweigen die rauchgasseitigen Verbindungskanäle zwischen Wirbelschichtofen und Kessel zweckmäßig vom unteren ririgförmigen Rauchgaskanal des Ofens ab.
besitzt der Wirbelschichtofen mit aus Doppelrohren gebildeten Brennkammermantel einen oder mehrere Ascheabscheidezyklone, so ist dieser bzw. sind diese rauchgasseitig zwischen der Brennkammer einerseits und den Innenrohren der Doppelrohre andererseits angeordnet und führen dessen bzw. deren Reingaskanäle zu dem oberen, ringförmigen Rauchgaskanal und binden in diesen ein.
Dadurch wird das Rauchgas vor den Eintritt in die Innenrohre der Doppelrohre gereinigt.
13ei diesem Wirbelschichtofen sind die externen Ascheabscheidezyklone vorteilhaft um den Flammenyasaustrittskanal angeordnet und deren Aschekanäle führen wieder in das Wirbelbett bzw. in die Brerinkammer.
Wie bereits erwähnt, eignet sich der vorgeschlagene Wirbelscllichtofen zufolge der in ihm erfolgenden Reinigung der Rauchgase besonders dafür, daß ihm in an sich bekannter Weise rauchasseitig ein Flammrohr- oder Wasserrohrkessel nachgeschaltet ist.
Auch ist es möglich, den neuen Wirbelschichtofen in einer Weise zu betreiben, daß er rauchgasseitig unter einem Überdruck von mindestens 2 bar - vorzugsweise von 7 bis 10 bar -steht, wobei ihm eine Gasturbine nachgeschaltet ist. Besonders vortellhaft ist es hierbei, daß der Gasturbine gereinigtes Rauchgas aus dem Wirbelschichtofen von etwa 1000 OC Temperatur zustr(mt. In diesem Falle wird man das System der Ascheabscheidezyklone zweckmäßig dreistufig ausbilden um hohe Abscheidegrade für dLe Asche und den Kalkstaub zu erreichen.
in den Zeichnungen sind fünf beispielsweise Ausführungsformel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Es zeigen: figur 1 und Figur 2 im Auf- und Grundriß als erste Ausführurigsform einen ungekühlten Wirbelschichtofen mit einem in der oberen Brennkammerhälfte integrierten Ascheabscheidezyklon.
Figur 3 und Figur 4 im Auf- und Grundriß als zweite Ausführungsform einen ungekühlten Wirbelschichtofen mit 6 externen, an der Peripherie der oberen Brennkammerhälfte angeordneten Ascheabscheielezyklonen.
Figur 5 und Figur 6 im Auf- und Grundriß als dritte Ausführungsform einen durch TauchheizfläcElen gekühlten Wirbelschichtofen, dessen rauchgasseitig dreistufig aufgebautes System von Ascheabscheidezyklonen aus drei brennkammerinternen und zwei Kränzen von brennkammerexternen Zyklonen besteht.
Figur 7 und Figur 8 im Auf- und Grundriß als vierte Ausführungsform einen Wirbelschichtofen mit einem aus Doppelrohren gebildeten Brennkamermantel und einem brenrikammerinternen, gekühlten Aschevlbscheidezyklon.
Figur 9 und Figur 10 im Auf- und Grundriß als fünfte Ausfthrungsform einen Wirbelschichtofen mit einem aus Doppelrohren gebildeten Blenakammermantel und 6 brennkammerexternen Ascheabscheidezyklonen sowie einem feuerseitig nachgeschalteten Flammrohrkessel.
iSei der in Figur 1 (Schnitt A-A) und Figur 2 (Schnitt B-B) dargestellten ersten Ausführungsform des neuen Wirbel schichtofens ist das über der Primärluftkammer 1 angeordnete Wirbelbett 2 von dieser durch die Düsenplatte 3 getrennt. Die Zuführung des körnigen Brennstoffes in das Wirbelbett 2 erfolgt über die Schrägrinne 4, während die vom Gebläse 5 verdichtete PrimArluft aber die Primärluftkammer 1 und die Düsenplatte 3 in das Wirbelbett 2 einströmt und dort mit dem Brennstoff die brennende Wirbelschicht bildet.
Der Abzug der Asche erfolgt über die Öffnungen 6 und 7.
tUr die Zündung des kalten Wirbeischichtofens ist im Bereich der Primärluftkammer 1 ein Gasbrenner angeordnet (nicht gezei>hnet).
Das Wirbelbett 2 geht nach oben in die Brennkammer 8 über.
ln der oberen Brennkammerhälfte 8a ist koaxial zu dieser ein A;cheabscheidezyklon 9 angeordnet, der mit der Brennkammerdecke 10 verschraubt und aus dieser nach oben ausziehbar ist.
Iver Ascheabscheidezyklon 9 ist von einem ringförmigen Flammenkaltal 11 umgeben, von dessen oberem Ende die Flammenzuführungskanäle 12 des Ascheabscheidezyklons 9 abzweigen.
Der Aschekanal 13 des Ascheabscheidezyklons 9 führt in das Wirbelbett 2 zurück.
Am zylindrischen Brennkammo,mantel 14 ist außen ein ringförmiger Sekundärluftkanal 15 angeordnet, von dem Sekundärluftdüsen 16 in die Brennkammer 8 gerichtet sind. Diese Sekundärluftdüsen 16 tangieren im Horizontalschnitt in an sich bekannter Weise an einen Brennkreis 17 und erzeugen während des Betriebes in der Brennkammer 8 eine rotierende Flamme. Dadurch kommt es bereits im ringförmigen Flammenkanal 11 zu einer Fliehkraftabscheidung gröberer Teilchen aus den Flammengasen.
Durch die Einblasung der Sekundärluft im mittleren Bereich der Brennkammer 8 wird auch eine "zweistufige" Verbrennung des Brenntoffes erreicht, bei der die erste Stufe der Verbrennung im Wirbelbett bei Luftmangel erfolgt, wodurch die Bildung von NO btsonders vermindert wird.
x Vom Sekundärluftkanal 15 zweigt auch ein sekundärluftseitiger Verbindungskanal 18 ab und es wird über diesen ein Teil der S(kundArluft ejektorartig in den Aschekanal 13 eingeblasen.
Dadurch erfolgt in einfacher Weise die Rückführung der im Abscheidezyklon 9 ausgeschiedenen Asche und des ebenfalls dort ausgeschiedenen Kalkstaubes in das Wirbelbett 2 bzw. in die untere TSrennkammerhälfte 8b.
Durch diese Sekundärlufteinblasung in den Aschekanal 13 wird ctuch die Abscheidung von Asche und Kalkstaub im Abscheidezyklon 9 verbessert.
Durch diese Rückführung der Asche und des Kalkstaubes werden der Ausbrand des Brennstoffes und die Umwandlung des SOl-Gases in Gips verbessert. Auch kann - bei gegebenen Abmessungen des Wkrbelschichtofens - dessen Nennwärmeleistung erheblich gesteigert werden. Dadurch wird auch eine Senkung der spezifischen Anlagskosten erzielt.
lür die Rückführung von Asche und Kalkstaub kann in den Aschekanal 13 auch (kaltes) Rauchgas ejektorartig eingeblasen werden.
llm den Verschleiß des Ascheabscheidezyklons 9 zu verringern, kann .dieser innen mit Quarzglasplatten 19 oder Keramikplatten abgekleidet sein oder aus Quarzglas oder Keramik bestehen.
Falls es zur Begrenzung der Flammentemperatur auf ca. 900 OC notwendig ist, die Flamme zu kühlen - dies muß z.B. bei größeren Wirbelschichtöfen und bei Verfeuerung höherwertiger Brennstoffe erfolgen - kann der Ascheabscheidezyklon 9 doppelwandig ausgeführt und durch ein Kühlmittel (Kesselwasser, Speisewasser, Dampf, Thermoöl, Verbrennungsluft, kalte Rauchgase) durchströmt sein. Die Kühlung der Flamme erfolgt dann hauptsächlich durch die Wärmeaufnahme der Außenfläche des Zyklons 9.
Hei der in Figur 3 (Schnitt C-C) und Figur 4 (Schnitt D-D) dargetellten zweiten Ausführungsform des neuen Wirbel schichtofens sind sechs Ascheabscheidezyklone 9a außen am vertikalen Brennkammermantel 14a des obersten Teiles 8a der Brennkammer 8 angeordnet, und zwar rotationssymmetrisch zur Vertikal achse des Ofens.
l)er oberste Teil 8a der Brennkammer 8 ist von deren unteren Teil durch eine (horizontale), ringförmige Wand 20 getrennt, an deren Innenrand gegebenenfalls ein nach unten gezogener ringförmiger Kragen 21 anschließt.
Die Sekundärluftdüsen 16 tangieren wieder an einen Brennkreis 17 und erzeugen einen Flammenwirbel. Durch diesen und durch die Wirkung der ringförmigen Wand 20 und des Kragens 21 werden gröbere Brennstoffteilchen im unteren Teil 8b der Brennkammer 8 zurückgehalten.
Die FlammenzufAhrungskan§'e 12a der Ascheabscheidezyklone 9a zweigen vom obersten Teil 8a der Brennkammer 8 ab und es tritt in die Zyklone 9a bereits vorgereinigtes Flammengas ein.
Die Ascheabscheidezyklone 9a haben einen lichten Durchmesser D von nur 200 - 300 mm, wodurch eine sehr gute Abscheidewirkung bezüglich Asche und Kalkstaub erreicht wird.
Die Aschekanäle 13a führen wieder in das Wirbelbett 2. In die A:;chekanäle 13a wird kaltes Rauchgas über die Kanäle 22 ejektl)rartig eingeblasen. (In den Aschekanälen 13a können zur Rückfithrung von Asche und Kalkstaub auch Schleusen angebracht sein) )ie Reingaskanäle 23 der Ascheabscheidezyklone 9a sind zu einem zentralen, größeren Reingaskanal 24 zusammengeführt.
13ei der in Figur 5 (Schnitt E-E) und Figur 6 (Schnitt F-F) darge;tellten dritten Ausführungsform des neuen Wirbelschichtofens ist das System der Ascheabscheidezyklone dreistufig ausgeführt: Die erste Stufe umfaßt vier Abscheidezyklone 9, die im Zentrum der oberen Brennkarnmerhälfte 8a innerhalb eines ringförmigen Kragens 21a angeordnet und von einem ringförmigen Flammenkallal 11 umgeben sind. Die zweite und dritte Stufe besteht je aus einem Kranz von Abscheidezyklonen 9a bzw. 9b, die am Umfang der oberen Brennkammerhälfte 8a und rotationssymmetrisch zu deren VXrtikalachse angeordnet sind.
Die Aschekanäle 13 und 13a führen in das Wirbelbett 2 zurück, während die Aschekanäle 13b in Aschesammelbehälter 25 einmüiiden.
Zwischen den drei brennkammerinternen Ascheabscheidezyklonen 9 und der Düsenplatte 3 sind in an sich bekannter Weise Tauchlieizflächen 26 angeordnet, um die Flammentemperatur unter 900 °d zu halten.
Die Reingaskanäle 23b der Ascheabscheidezyklone 9b des Kranzes der letzten Abscheidestufe sind wieder in einen größeren, zentralen Reingaskanal 24b zusammengeführt.
Die hier gezeigte Konstruktion liefert ein besonders staubarmes Reingas. Sie kann als Teil einer kombinierten Gasturbinen/ Dampflurbinenanlage oder einer reinen Gasturbinenanlage auch mit feuerseitiger Druckaufladung auf 7 - 10 bar betrieben werden und liefect dann ihr Reingas der feuerseitig nachgeschalteten Gasturbiiie .
i3ei dem in Figur 7 (Schnitt G-G) und Figur 8 (Schnitt Hv dargestellten vierten Ausführungsform des neuen Wirbelschichtofens besteht der kreiszylindrische Brennkammermantel 14b aus Doppelrohren 27, die in an sich bekannter Weise über metallische lippen 28 miteinander verschweißt sind.
Dabei münden die Doppelrohre 27 mit ihren oberen und unteren Erden in je einem ringförmigen Rauchgaskanal 29 bzw. 30.
Die obere Stirnfläche der Brennkammer 8 ist durch eine Brennkammerdecke 10a verschlossen, die sich auf den oberen, ringf;5rmigen Rauchgaskanal 29 abstützt und mit diesem verschraWlbt ist.
Zwischen der Brennkammer 8 einerseits und den Innenrohren 27a d<r den Brennkammermantel 14b bildenden Doppelrohren 27 andertrseits ist flammengasseitig ein Ascheabscheidezyklon 9c angeordnet, der sich in der oberen Brennkammerhälfte 8a befindet uiid der an der Brennkammerdecke 10a hängt.
I)er Abscheidezyklon 9c ist doppelwandig ausgeführt und während des Betriebes von einem Kühlmittel durchströmt. Dadurch wird eine zusätzliche Kühlung der Flamme erreicht, was bei größeren Wirbelschichtöfen und hochwertigen Brennstoffen erwünscht ist.
i:n den Aschekanal 13c des Abscheidezyklons 9c wird während des Betriebes wieder Sekundärluft oder Rauchgas ejektorartig eingeblasen.
I)ie Reingaskanäle 23 des Ascheabscheidezyklons 9c führen zum oberen ringförmigen Rauchgaskanal 29 und binden in diesen ein.
Die Innenrohre 27a der Doppelrohre 27 sind während des Betriebes vom Rauchgas von oben nach unten durchströmt.
er Brennkammermantel 14b ist von einem kreiszylindrischen Blechlllantel 31 umgeben, der von ersterem nach oben abziehbar ist.
?wischen Brennkammermantel 14b und Blechmantel 31 ist ein ringf;)rmiger Rauchgaskanal 32 gebildet, der von unten nach oben durchströmt ist.
)er Rauchgasstutzen 23 befindet sich oben am Blechmantel 31. Unter dem unteren, ringförmigen Rauchgaskanal 30 ist ein rlngf(>rmiger Sekundärluftkanal 34 mit Sekundärluftdüsen 16 angeordiiet, deren Achsen im Horizontal schnitt wieder an einen Brennkreis 17 tangieren.
Bei dem in Figur 9 (Schnitt J-J) und Figur 10 (Schnitt K-K) dargestellten fünften Ausführungsform des neuen Wirbelschichtofens mit aus Doppelrohren 27 gebildetem selbsttragenden Brennkammermantel 14b ist dieser rauchgasseitig ein Flamm rohrkessel 3 vorgeschaltet.
Vom Zentrum der Brennkammerdecke 10b zweigt nach oben der Flammengasaustrittskanal 36 ab, der sich nach unten hin in die Brennkammer 8 in einem ringförmigen Abscheidekragen 37 fortsetzt.
Um den Flainmengasaustrittskanal 36 sind sechs externe Ascheabsch^idezyklone 9d angeordnet, deren Aschekanäle 13d in die untere lrennkammerhälfte 8b führen. Diese Ascheabscheidezyklone 9d sind tlammengasseitig wieder zvi.schen der Brennkammer 8 einerseits und den Innenrohren 27a der den Brennkammermantel 14b bildendeu Doppelrohre 27 angeordnet. Die Reingaskanäle 23 der Ascheabschtidezyklone 9d führen wieder zum oberen, ringförmigen Rauchgaskanal 29 und binden in diesen ein.
dieser obere, ringförmige Rauchgaskanal 29 trägt an seiner Oberseite abnehmbare Deckel 29a, so daß es möglich ist, die Innenrolire 27a mittels Bürsten oder Preßluftlanzen zu reinigen.
Dies ist bei stark rußenden Brennstoffen ein Vorteil.
An den selbsttragenden Brennkammermantel 14b ist außen ein ringförmiger Sekundärluftkanal 34' angeschweißt und die Sekundärluftdüsen 16 sind zwischen den Doppel rohren 27 und durch die verbindenden Rippen 28 hindurchgeführt.
er rauchgasseitige Verbind,lngskanal 38' zwischen Wirbelschichtofen und Flammrohrkessel 35 zweigt vom unteren ringfbrmigen Rauchgaskanal 30 des Ofens ab.
Der Brennkammermantel 14b weist unten einen ringförmigen Zuführungssammler 39 und oben einen ringförmigen Abführungssammler 40 für das Kühlmittel auf.
i)ie Zufuhr des Kesselwassers erfolgt vom Flammrohrkessel 35 he über die Umwälzpumpe 41 und die wasserseitige Verbindungsleituiig 42. Die Abfuhr des Dampf-Wassergemisches erfolgt vom obere Abführungssammler 40 über die Verbindungsleitung 43 in den Dimpfraum des Flammrohrkessels 35.
Auch bei den Wirbelschichtöfen mit aus Doppelrohren 27 gebildenden Brennkammermänteln 14h ist zur Steigerung der Reinheit der Flammengase eine Kombination von brerinkammerinternen und brennkammerexternen Ascheabscheidezyklonen 9c, 9d möglich.

Claims

Patentansprüche 1. Wirbelschichtofen von zylinderähnlicher oder prismenAhnlicher Grundform, bestehend aus dem eigentlichen Wirbelbett mit darüber befindlicher Brennkammer sowie einer unter dem Wirbelbett angeordneten und von diesem durch eine Düsenplatte getrennten Primärluftkammer, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der oberen Brennkammerhälfte (8a) innerhalb derselben ein oder mehrere iNscheabscheidezyklone (9, 9c) und/oder seitlich außerhalb der oberen Brennkammerhälfte (8a) und/oder über derselben mehrere Ascheabscheidezyklone (9a, 9b, 9d) angeordnet sind, die während des Betriebes von den Flammengasen durchströmt sind und aus denen die abgeschiedene Asche zur Gänze oder teilweise er Aschekanäle (13, 13a, 13c, 13d) in das Wirbelbett (2) bzw. in die Brennkammer (8) zurückgeführt wird.
2. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ascheabscheidezyklone (9, 9a, 9b, 9d) innerhalb und/ oder außerhalb der oberen Brennkammerhälfte (8a) rotationssymmetrisch oder annähernd rotationssymmetrisch zur Vertikalachse des Ofens angeordnet sind.
3. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb des Ofens befindlichen Ascheabscheidezyklone (9a) im oberen Bereich der Brennkammer (8) an deren vertikalen Brennkammermantel (14a) bzw. an deren vertikalen Begrenzungswänden angeordnet sind.
4. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekenrizeichniet, daß der oberste Teil (8a) der Brennkammer (8) durch eine ringförmige Wand (20) oder durch eine ringförmige Wand mit an ihrem Innenrand anschließenden und nach unten gezogenen ringförmigen Kragen (21) von der übrigen Brennkammer (8) getrennt ist, und daß die Flammenzufthrungskanäle (12a) der externen Ascheabscheidezyklone (9a) von diesem obersten Teil (8a) der Brennkammer (8) abzweigen.
5. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1, mit einem oder mehreren innerhalb der oberen Brennkammerhälfte angeordneten Ascheabscheidezyklonen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ascheabscheidezyklon (9) bzw. die Ascheabscheidezyklone (9) durch die Brennkammerdecke (10) nach oben ausziehbar ist bzw.

sind oder daß der Ascheabscheidezyklon (9) bzw. die Ascheabscheidezyklone (9) mit der Brennkammerdecke (10) vom Wirbelschichtofen nach oben abhebbar ist bzw. sind.
6. ;;irbelschichtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den Ascheabscheidezyklonen (9, 9a, 9b) in an sich bekannter Weise je zwei oder drei flammengasseitig hintercinander geschaltet sind.
7. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichrist, daß die Aschekanäle (13) der Ascheabscheidezyklone (9) der rauchgasseitig ersten Stufe in das Wirbelbett (2) bzw.

in die Brennkammer (8) einmünden während die Aschekanäle (13b) der Ascheabscheidezyklone (9b) der rauchgasseitig letzten Stufe in einen oder mehrere Aschesammelbehälter (25) führen.
8. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Ascheabscheidezyklone (9, 9a, 9b, 9c, 9d) innen mit Quarzglasplatten oder Keramikplatten abgekleidet sind und/oder aus Quarzglas oder Keramik bestehen.
9. LJirbelschichtofen nach Anspruch 1, dadurchekennzeichnet, elaß die lichten Durchmesser (D) der Ascheabscheidezyklone (9, 9a, 9b, 9d) in an sich bekannter Weise höchstens 600 mm, vorzugsweise aber 200 bis 300 mm betragen.
10. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zentrum der oberen Brennkammerhälfte (8a) ein Ascheabscheidezyklon (9) oder mehreren Ascheabscheidezyklone (9) in der Weise angeordnet ist bzw. sind, daß er bzw. sie von einem Flammenkanal (11) mit ringförmigen Horizontalquerschnitt umschlossen ist bzw. sind.
11. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammenzuführungskanäle (12) des Ascheabscheidezyklons (9) bzw. der Ascheabscheidezyklone (9) am oberen Ende des ringförmigen Flammenkanals (11) angeordnet sind.
12. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ascheabscheidezyklon (9c) bzw. die Ascheabscheidezyklone doppelwandg ausgeführt und während des Betriebes von einem Kühlmedium (Kesselwasser, Speisewasser, Dampf, Thermoöl, Verbrennungsluft, kalte Rauchgase) durchströmt sind.
13. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem bzw. den innerhalb der oberen Brennkammerhälfte (8a) angeordneten Ascheabscheidezyklon(en) (9) rauchgasseitig (je) ein oder mehrere brennkammerexterne Ascheabscheidezyklone (9a, 9b) nachgeschaltet ist bzw. sind.
14. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Aschekanal (13) des Ascheabscheidezyklons (9) bzw. in die Aschekanäle (13a, 13d) der Ascheabscheidezyklone (9a, 9d) während des Betriebes zur Rückführung der Asche in das Wirbelbett (2) bzw. in die Brennkammer (8) Verbrennungsluft (vorzugsweise Sekundärluft) und/oder (kälterer) Rauchgas ejektroartig eingeblasen wird.
15. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1, mit innerhalb der oberen Brennkammerhälfte angeordnetem(n) Ascheabscheidezyklon (en) dadurch gekennzeichnet, daß zwischen diesem(n) Ascheahscheidezyklon(en) (9) und der Düseriplatte (3) in an sich I,ekannteL Weise Tauchheizflächen (26) angeordnet sind.
16. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reingaskanäle (23) der Ascheabscheidezyklone (9a, 9b) zu einem einzigen, größeren Reingaskanal (24, 24b) zusammengeführt sind.
17. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1, mit im vertikalen Brennkammermantel bzw. in den vertikalen Brennkammerwänden angeordneten Sekundärluftdüsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Sekundärluftdüsen (16) im Horizontalschnitt des Ofens in an sich bekannter Weise an einen Brennkreis (17) oder an mehrere Brennkreise tangieren.
18. ;irbelschichtofen von zylinderähnlicher oder prismenähnlicher Grundform, bestehend aus dem eigentlichen Wirbelbett mit darüber befindlicher Brennkammer sowie einer unter dem Wirbelbett angeordneten und von diesem durch eine Düsenplatte getrennten Primärluftkammer, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkammermantel (14b) bzw. die vertikalen Wände der lJrennkammer (8) aus gekühlten Doppelrohren (27) gebildet ist bzw. sind, die in an sich bekannter Weise über metallische ]<ippen (28) oder Stege miteinander verschweißt sind.
19. Wirbelschichtofen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelrohre (27) mit ihren oberen und unteren Enden in je einen ringförmigen Rauchgaskanal (29, 30) einmünden.
20. \}irbelschichtofen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Stirnflache der Brennkammer (8) durch eine Brenrikammerdecke (10a, lOb) verschlossen ist, die sich auf den oberen ringförmigen Rauchgaskanal (29) abstützt und mit diesem vorzugsweise lösbar verbunden (verschraubt) ist.
21. ;;irbelschichtofen nach Anspruch 1 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammengasaustrittskanal (36) der Brennkammer (8) von der Brennkammerdecke (10b) - vorzugsweise von deren Zentrum - nach oben abzweigt.
22. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1 oder 18 sowie 21, dadurch gekennzeichnet, daß um die Mündung des Flammengasaustrittskanals (36) in der Brennkammerdecke (10b) ein Abscheidekragen (37) angeordnet ist, der in die Brennkammer (8) hineinragt und vorzugsweise einen ringförmigen Horizontalschnitt aufweist.
23. Wirbelschichtofen nach Ansp:cuch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenrohre (27a) der Doppelrohre (27) während des Betriebes von den Rauchgasen von oben nach unten durchströmt sind.
24. Wirbelschichtofen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärluftdüsen (16) zwischen den Doppelrohren (27) und durch deren verbindenden Rippen (28) bzw. Stege hindurchgeführt sind.
25. Wirbelschichtofen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Doppelrohren (27) gebildete Brennkammermantel (14b) außen von einem Blechmantel (31) umschlossen ist.
26. Wirbelschichtofen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Blechmantel (31) von dem aus Doppelrohren (27) gebildete Brennkammermantel (14b) nach oben abziehbar ist.
27. Wirbelschichtofen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem unteren, ririgförmigen Rauchgaskanal (30) ein ringförmiger Sekundärkuftkanal (34) mit Sekundärluftdüsen (16) angeordnet ist.
28. Wirbelschichtofen nach Anspruch 18, mit feuerseitig nach-< eschaltetem Fl ammrohrkesse oder Wasserrohrkessel, dadurch ekennzeichne, daß der rauchgasseitige Verbindungskanal (38') bzw. die rauchgasseitigen Verbindungskanäle zwischen Wirhelschichtofen und Kessel (z.B. 35) vom unteren, ringförmigen Rauchgaskanal (30) des Ofens abzweigt bzw. abzweigen .
29. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Brerinkammer (8) einerseits und cien Innenrohren (27a) der den Brennkammermantel (14b) bildenden Doppelrohren (27) andererseits flammengasseitig ein Ascheabscheidezyklon (9c) oder mehrere Ascheabscheidezyklone (9d) angeordnet ist bzw sind.
30. Wirbelschichtofen nach Anspruch 18 und 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Reingaskanäle (23) des Ascheabscheidezyklons (9c) bzw. der Ascheabscheidezyklone (9d) zu dem oberen, ringförmigen Rauchgaskanal (29) führen und in diesen einbinden.
31. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1 oder 18 sowie 21, dadurch gekennzeichnet, daß um den Flaminengasaustrittskanal (36) mehrere externe Ascheabscheidezyklone (9d) angeordnet sind, deren Aschekanäle (13c) in das Wirbelbett (2) bzw. in die Brennkammer (8) führen.
32. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren cier Ansprüche 2 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß ihm rauchgasseitig in an sich bekannter Weise ein Flammrohrkessel (35) oder ein Wasserrohrkessel nachgeschaltet ist.
33. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1 sowie nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß er während des Betriebes (Nennlastbetriebes) in an sich bekannter Weise feuergasseitig unter einem Überdruck von wenigstens 2 bar steht.