DE3522394C2

DE3522394C2 -

Info

Publication number: DE3522394C2
Application number: DE3522394A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl.-Ing. Meier; Aruth Dipl.-Ing. 4230 Wesel De Rafael
Original assignee: Deutsche Babcock Werke AG
Current assignee: Deutsche Babcock Werke AG
Priority date: 1985-06-22
Filing date: 1985-06-22
Publication date: 1987-08-20
Also published as: DE3674075D1; DE3522394A1; EP0205761A3; EP0205761B1; ATE56519T1; US4667610A; EP0205761A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Veränderung der Schichthöhe in einer Wirbelschichtbrennkammer mit den Merk malen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (EP-OS 0 124 842) ist die Wirbelschichtbrennkammer mit dem Vorratsbehälter über zwei Leitungen verbunden. Die Ausschubleitung steht mit dem Vorratsbehälter über einen Zyklonabscheider in Verbindung und ist unter erniedrigten Druck zu setzen. In die davon getrennte Rückführleitung mündet eine Leitung ein, in der ein erhöhter Druck einzustellen ist. Beide druckführenden Leitungen sind mit Ventilen ausgerüstet. Die bekannte Vorrichtung zur Einstellung der Schichthöhe erfordert daher einen hohen apparativen Aufwand.

Aus der DE-OS 30 04 846 ist eine Vorrichtung zur reversiblen Mengenänderung der Wirbelschichtmasse einer Wirbelschichtfeuerung bekannt, in deren Anströmboden Anschlüsse vorgesehen sind. Über diese Anschlüsse ist Wirbelschichtmasse mittels Rohrleitungen zwischen einem außerhalb der Wirbelschichtfeuerung angeordneten Behälter und der Wirbelschicht hin- und herförderbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung zu vereinfachen und zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch die Verwendung einer einzigen Förderleitung und einer einzigen Druckleitung, die unter wechselnden Druck zu setzen ist, sowie durch die Integration des in zwei Richtungen durchströmbaren Heißgasfilters in den Sammelbehälter wesentlich vereinfacht. Bei der Unterdrucksetzung des Sammelbehälters wird das Heißgasfilter zur Abreinigung in Gegenrichtung von erwärmter Luft durchströmt, wodurch die keramischen Heißgasfilter vor einem möglichen Thermoschock geschützt sind.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich nung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Wirbelschichtbrennkammer mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 perspektivisch eine Wirbelschichtbrennkammer mit einer anderen Vorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 3 die Ansicht X gemäß Fig. 2.

Innerhalb eines unter erhöhtem Druck stehenden Druckbehälters 1 ist eine Wirbelschichtbrennkammer 2 angeordnet. Die Wirbel schichtbrennkammer 2 weist einen Düsenboden 3 auf, oberhalb dessen sich eine Wirbelschicht 4 befindet. Oberhalb der Wirbelschicht 4 besteht ein Freiraum 5. Innerhalb der Wirbel schicht 4 und des Freiraums 5 sind durchströmte Rohre zur Erzeugung von Dampf verlegt. Diese Rohre sind für die Erfin dung unwesentlich und daher aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

In den Druckbehälter 1 mündet eine Luftleitung 6, an die ein Kompressor 7 angeschlossen ist. Der Kompressor 7 speist Luft unter erhöhtem Druck in den Druckbehälter 1 ein. Die Luft dringt durch den Düsenboden 3 in die Wirbelschicht 4 ein und verbrennt den dort vorhandenen Brennstoff. Das erzeugte heiße Rauchgas wird in nicht dargestellten Abscheidern gereinigt und einer Gasturbine 8 zugeführt, in der es entspannt wird. Die Gasturbine 8 treibt den Kompressor 7 und einen Gene rator 9 an.

Zur Regelung der Schichthöhe des Bettmaterials in der Wirbel schicht 4 sind ein oder mehrere Sammelbehälter 10 vorgesehen, die innerhalb des Druckbehälters 1 angeordnet und zweckmäßiger weise mit einer Isolierung versehen sind. Die Wände der Sammel behälter 10 können auch von Rohren umgeben oder durch Rohre gebildet sein, die von Speisewasser oder Dampf durchströmt sind.

Jeder Sammelbehälter 10 ist über eine Förderleitung 11 mit der Wirbelschichtbrennkammer 2 verbunden, wobei die Förder leitung 11 in den unteren Teil der Wirbelschicht 4 einmündet. Die Förderleitung 11 weist einen schräg ansteigenden Abschnitt auf, dessen Neigung gegenüber der Horizontalen 10° bis 30° beträgt. Dieser geneigte Abschnitt verhindert ein ungewolltes Überlaufen des Bettmaterials zwischen den Sammelbehältern 10 und der Wirbelschichtbrennkammer 2.

In dem oberen Teil des Sammelbehälters 10 sind Heißgasfilter 12 vorgesehen. Die Heißgasfilter 12 sind aus einem keramischen Werkstoff gefertigt und bestehen aus einseitig offenen Röhr chen oder aus einem keramischen Gewebe- oder Fliesmaterial, welches bei Temperaturen bis zu etwa 1000°C eingesetzt werden kann. Oberhalb der Heißgasfilter 12 ist der Sammelbehälter 10 mit einem Gasanschluß 13 versehen, über den der Sammel behälter 10 unter wechselnden Druck zu setzen ist.

Von der Luftleitung 6 zweigt eine Druckleitung 20 ab, in der ein Druckerhöhungsgebläse 21 und Drossel- und Absperrorgane 22, 23 angeordnet sind. Diese Druckleitung 20 ist über Leitungen 14, 15 mit den Förderleitungen 11 der Sammelbehälter 10 verbunden. Die Druckleitung 20 hat ferner eine Verbindung mit dem Gasanschluß 13 eines jeden Sammelbehälters 10 über Rohrschlangen 24, 25, die in den Freiraum 5 der Wirbelschichtbrennkammer 2 verlegt sind. In den Rohrschlangen 24, 25 wird die Luft vor dem Eintritt in die Sammelbehälter 10 und dem Durchtritt durch die Heißgasfilter 12 auf eine Temperatur erhitzt, die der Temperatur in den Sammelbehältern 10 etwa entspricht. Auf diese Weise kann ein möglicher Temperaturschock der keramischen Heißgasfilter 12 vermieden werden.

Der Gasanschluß 13 eines jeden Sammelbehälters 10 ist weiterhin mit einer Entspannungsleitung 26, 27 verbunden, in der Drossel- und Absperrorgane 28, 29 angeordnet sind. Die Entspannungsleitung 26, 27 ist zu der Gasturbine 8 geführt und an eine Stelle des Gasturbinensystems angeschlossen, an der der Druck dem Druck in der Entspannungsleitung 26, 27 entspricht. Alle Drossel- und Absperrorgane 22, 23, 28, 29 liegen außerhalb des Druckbehälters 1.

Zur Leistungsregelung der Wirbelschichtbrennkammer 2 wird bei einer Leistungsverminderung Bettmaterial aus der Wirbel schicht 4 abgezogen und in den Sammelbehältern 10 gelagert. Bei einer erneuten Leistungssteigerung wird dann das in den Sammelbehältern 10 bevorratete Bettmaterial zur Anhebung der Schichthöhe wieder in die Wirbelschichtbrennkammer 2 zurück gegeben.

Ausgetragen wird das Bettmaterial dadurch, daß in den Sammel behältern 10 durch den Gasanschluß 13 und die Entspannungs leitungen 26, 27 ein geringerer gasseitiger Druck aufgebracht wird, als in der Wirbelschichtbrennkammer 2 herrscht. Auf diese Weise wird das Bettmaterial auf dem Wege einer pneu matischen Unterdruckförderung in die Sammelbehälter 10 gefördert. Durch die Isolierung der Sammelbehälter 10 oder durch das die Wände der Sammelbehälter 10 durchströmende Medium kann das Bettmaterial langfristig heiß gehalten werden, so daß es im heißen Zustand bei Bedarf wieder in die Wirbel schichtbrennkammer 2 zurückgeführt werden kann. Die bei dem pneumatischen Transport des Bettmaterials zwangsläufig mit ausgetragenen Gase aus der Wirbelschicht 4 werden in den in die Sammelbehälter 10 integrierten Heißgasfiltern 12 gereinigt. Das gereinigte Gas kann an einer geeigneten Stelle in das Gas turbinensystem eingespeist werden.

Zur Entleerung der Sammelbehälter 10 in die Wirbelschicht brennkammer 2 wird nach entsprechender Umschaltung der Drossel- und Absperrorgane durch Einblasen von Luft in die Sammelbehälter 10 der Druck soweit erhöht, daß er oberhalb des Druckes in der Wirbelschichtbrennkammer 2 liegt. Auf Grund des so erhöhten Druckes wird das Bettmaterial aus den Sammel behältern 10 über die Förderleitungen 11 in die Wirbel schichtbrennkammer 2 gefördert. Der Transport des Bettmaterials wird durch einen Förderluftstrom unterstützt, der durch die Druckleitungen 14, 15 direkt in die Förderleitungen 11 einge blasen wird. Während des Entleerens der Sammelbehälter 10 werden die Heißgasfilter 12 von der Luft in Gegenrichtung durchströmt und dabei gleichzeitig auf einfache Weise abge reinigt.

Die Wirbelschichtbrennkammer 2 ist gemäß den Fig. 2 und 3 mit teilweise konvergierenden Seitenwänden versehen. Im Bereich der konvergierend verlaufenden Seitenwänden sind die Sammel behälter 10 unmittelbar an die Wirbelschichtbrennkammer 2 angesetzt.

Die Sammelbehälter 10 sind mit der Wirbelschicht 4 der Wirbelschichtbrennkammer 2 durch einen siphonartigen Schlitz 30 verbunden. Dieser siphonartige Schlitz 30 ver hindert ein unbeabsichtigtes Übertreten des Bettmaterials. Der Sammelbehälter 10 weist eine gegenüber dem Druckbehälter 1 abgeschlossene Luftbox 31 und einen Düsenboden auf. Die Luft box 31 ist mit einem Luftanschluß 32 verbunden, der durch den Druckbehälter herausgeführt ist. Ein weiterer Luftanschluß 33 ist mit einer Verteileinrichtung 34 versehen, die in der Nähe des Schlitzes 30 vorgesehen ist. Im übrigen stimmen die Sammelbehälter 10 gemäß den Fig. 2 und 3 mit denen gemäß der Fig. 1 überein.

Bei der Vorrichtung gemäß den Fig. 2 und 3 werden die Bela dungs- und Entladungsvorgänge durch ein Fluidisieren der Sammelbehälter 10 angeregt. Das Fluidisieren findet bei einem höheren Druck im Falle der Entleerung und bei einem niedrigeren Druck im Falle des Befüllens statt. Die bei der Befüllung der Sammelbehälter 10 austretenden Fluidisations gase werden über das in den Sammelbehälter 10 integrierte keramische Heißgasfilter 12 abgezogen und gereinigt. Während des Entleerens kann durch die Gasanschlüsse 13 Luft in die Sammelbehälter 10 gegeben und damit die Heißgas filter 12 abgereinigt werden. Die über die Verteileinrichtung 34 in den Schlitz 30 eingegebene Fluidisationsluft sorgt für ein einwandfreies fließendes Bettmaterial in diesem Bereich.

Claims

1. Vorrichtung zur Veränderung der Schichthöhe in einer Wirbelschichtbrennkammer (2), die innerhalb eines unter erhöhtem Druck stehenden Druckbehälters (1) angeordnet ist, durch Überführen oder Rückführen von Bettmaterial aus der Wirbelschichtbrennkammer (2) in oder aus Sammelbehältern (10), die mit der Wirbelschichtbrennkammer (2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,

- daß jeder Sammelbehälter (10) mit einem innenliegenden, in zwei entgegengesetzten Richtungen durchströmbaren Heißgasfilter (12) aus einem keramischen Werkstoff versehen und oberhalb des Heißgasfilters (12) mit einem Gasanschluß (13) verbunden ist, der unter einen höheren bzw. unter einen niedrigeren Druck als die Wirbelschichtbrennkammer (2) zu setzen ist,
- daß das untere Ende jedes Sammelbehälters (10) über eine Förderleitung (11), durch die Bettmaterial abhängig von der Druckdifferenz aus oder in den Sammelbehälter (10) gefördert wird, mit der Wirbelschichtbrennkammer (2) verbunden ist,
- daß an den Gasanschluß (13) ein Vorwärmer angeschlossen ist, der in dem Freiraum (5) der Wirbelschichtbrennkammer (2) angeordnet und in dem das durchströmende Medium auf eine Temperatur erhitzt wird, die etwa der Temperatur im Sammelbehälter (10) entspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung (11) vor dem Eintritt in die Wirbelschichtbrennkammer (2) einen aufwärts geneigten Abschnitt aufweist, dessen Neigung zur Horizontalen etwa 10° bis 30° beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Wirbelschichtbrennkammer (2) mit teilweise nach unten konvergierenden Seitenwänden die Sammelbehälter (10) unmittelbar an den konvergierenden Teil der Wirbelschichtbrennkammer (2) angesetzt sind, daß die Förderleitungen (11) als siphonartige Schlitze (30) ausgebildet sind und daß die Sammelbehälter (10) mit einer mit einem Düsenboden versehenen Luftbox (30) versehen sind.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Sammelbehälter (10) von Speisewasser oder Dampf durchströmt sind.