DE3605930C2

DE3605930C2 -

Info

Publication number: DE3605930C2
Application number: DE19863605930
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz Failing; Hubert Steven; Peter Josef 5270 Gummersbach De Tummers
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Failing Karl Heinz 5270 Gummersbach De Tummers
Priority date: 1986-02-25
Filing date: 1986-02-25
Publication date: 1990-05-03
Also published as: DE3605930A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbrennen kohlenstoffhaltiger Brennstoffe in einer zirkulierenden Wirbelschicht der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Aus der DE-PS 25 39 546, Fig. 2, ist eine solche Vorrichtung bekannt, bei der sauerstoffhaltiges Sekundärgas in mehreren übereinanderliegenden Ebenen, in den sich im Querschnitt von unten nach oben stetig im Querschnitt erweiternden Bereich des Wirbelschichtreaktors eingetragen wird.

Bei Eintrag von Sekundärgas in einer Ebene in einem sich stetig im Querschnitt erweiternden Bereich erfolgt eine unstetige Veränderung des Geschwindigkeitsprofils in der von unten nach oben gerichteten Feststoffströmung. Dies kann zu Instabilitäten in dem Zirkulationssystem führen.

Aus der US-Z: "Power", Februar 1985, Seite 13, Bild 5 ist eine Vorrichtung zum Verbrennen kohlenstoffhaltiger Brennstoffe in einer zirkulierenden Wirbelschicht mit zwei völlig verschiedenen Feuerräumen bekannt. In dem geradzylindrisch ausgebildeten unteren Feuerraum ist ein nicht an der Zirkulation teilnehmender Hilfsstoff aus großen hochdichten Teilchen eingebracht, die bei Betrieb der Vorrichtung in dem unteren zylindrischen Feuerraum verbleiben. Diesem Raum wird auch keine Sekundärluft zugeführt.

Diese wird einem oberen geradzylindrischen Feuerraum zugeführt, dessen Durchmesser größer ist als beim unteren Feuerraum und der einen konischen Übergangsabschnitt zum unteren Feuerraum aufweist.

Ausgehend von der DE-PS 25 39 546 hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung anzugeben, bei der Instabilitäten der Strömung im Wirbelschichtreaktor weitgehendst vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Durch die Querschnittserweiterung und durch ihre Bemessung in Abhängigkeit von der einzutragenden Sekundärgasmenge wird erreicht, daß die durch die Sekundärluftzufuhr induzierte Geschwindigkeitszunahme durch die Geschwindigkeitserweiterung kompensiert wird oder der Feststoffstrom nach Eintrag des Sekundärgases gerade eine solche Beschleunigung erfährt, die nicht zu Instabilitäten im Zirkulationssystem führt, d. h. die in der Sekundärgasebene zugeführte Luftmenge kann auch etwas größer sein als die für die Querschnittserweiterung bei gleicher Geschwindigkeit erforderliche Luftmenge.

Wenn wie bei der aus der DE-PS 25 39 546 bekannten Vorrichtung das Sekundärgas in mindestens zwei übereinanderliegenden Ebenen eingetragen wird, wird zweckmäßigerweise der rezirkulierte Feststoff unterhalb der oberen Ebene der Sekundärgaszufuhr eingetragen, vorzugsweise unter der untersten Ebene.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Wirbelschichtreaktor,

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch den Wirbelschichtreaktor gemäß Fig. 1 längs der Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 eine Prinzipschaltskizze einer kompletten Wirbelschichtfeuerung mit einem Reaktor gemäß den Fig. 1 und 2.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, besteht der Wirbelschichtreaktor (1) aus einem oberen Bereich (1 a) konstanten Querschnitts und einem unteren Bereich (1 b), dessen Querschnitt sich von unten nach oben erweitert.

Der untere Bereich (1 b) besteht aus einem unteren Abschnitt (2), einem daran anschließenden und sich in seinem Querschnitt unstetig vergrößernden Abschnitt (3), einem daran anschließenden und in seinem Querschnitt im wesentlichen konstanten Bereich (4) und einem daran anschließenden und sich in seinem Querschnitt gegenüber dem Querschnitt (4) unstetig erweiternden Abschnitt (5), an den sich nach oben an der Bereich (1 a) anschließt.

Der untere Abschnitt (2) wird mit Primärluft (6) beaufschlagt, um das im Reaktor vorhandene Wirbelschichtmaterial einschließlich des in den Abschnitt (2) eingebrachten Brennstoffes (7) zu fluidisieren.

Mittels den in den Abschnitten (3) und (5) jeweils in einer Ebene angeordnete Sekundärgasleitungen (8) und (9) wird sauerstoffhaltiges Sekundärgas zugeführt. Der durch den Reaktor zirkulierende Stoffstrom wird über eine Öffnung (10) im oberen Bereich abgezogen und in noch näher zu beschreibender Weise einem Feststoffabscheider (11) zugeführt (vgl. Fig. 3).

Aus dem Abscheider (11) abgeschiedener Feststoff wird über eine Leitung (12) in den Abschnitt (4) eingeführt. Ein weiterer Teilstrom des Abscheiders (11) wird über Leitung (13) einem Fließbettkühler (14) zugeleitet und aus diesem über Leitung (15) in den Abschnitt (2) eingeleitet. Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, kann der Brennstoff direkt dem Abschnitt (2) zugeführt werden oder in die Leitung (15) eingemischt werden. (Dem Reaktor können auch mehrere Zyklone und/oder Fließbettkühler zugeordnet sein, wie durch die Verbindungsleitungen in Fig. 3, links, angedeutet ist).

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, öffnen sich Zünd- und Anfahrbrenner (16) in den Abschnitt (2).

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, wird der Reaktorraum durch ebene Seitenwände (S 1) und (S 2) und durch zu den gewünschten Querschnittsänderungen führende Seitenwände (S 3) und (S 4) begrenzt.

Während bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform die Sekundärgasleitungen (8) und (9) in den Abschnitten (3) und (5), d.h. oberhalb der unstetigen Querschnittsänderungen (2) nach (3) bzw. (4) nach (5) in deren Nähe liegen, ist es auch möglich, die Sekundärgasleitungen in der Nähe der Querschnittsänderung (2/3) bzw. (4/5) in den Bereichen (4) bzw. (2) anzuordnen. Die Seitenwände (S 3) und (S 4) sind in den Abschnitten (2) und (4) jeweils leicht nach außen geneigt, müssen es aber nicht sein.

Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Düsenleitungen (8) und (9) in den Wänden (S 1) und (S 2) vorgesehen. Es ist jedoch auch denkbar, daß in der entsprechenden Ebene in den Wänden (S 3) und (S 4) Düsenleitungen vorgesehen sind. Die gezeigte Ausführungsform wird jedoch bevorzugt.

Dem vorzugsweise als Zyklon ausgebildeten Abscheider (11) ist ein Abhitzekessel (17) und diesem ein Rauchgasfilter (18) nachgeschaltet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird in der Ausführung mit zwei Querschnittsänderungen und zwei Sekundärgaseinträgen bevorzugt.

Es können jedoch auch mehr als zwei Querschnittsänderungen vorgesehen sein.

Es hat sich herausgestellt, daß die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Reaktors zu stabilen Strömungsverhältnissen bei Teillast bis herunter zu z.B. 40% Last führt.

Claims

1. Vorrichtung zum Verbrennen kohlenstoffhaltiger Brennstoffe in einer zirkulierenden Wirbelschicht mit einem Wirbelschichtreaktor, einem diesem nachgeschalteten Abscheider und einer Rückführleitung zum Wirbelschichtreaktor, einer Brennstoffzufuhr in den unteren Bereich des Reaktors und einer Feststoffentnahme, bei der unten in den Reaktor ein gegebenenfalls sauerstoffhaltiges Fluidisierungsgas zugeführt und oberhalb der Fluidisierungsgaszufuhr ein sauerstoffhaltiges Gas als Sekundärgas in mehreren Ebenen eingetragen wird und bei der Wärme zumindest über zugeordnete Wandkühlflächen abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe jeder Ebene der Sekundärgaszufuhr (8, 9) eine Querschnittserweiterung (2/3; 4/5) des Reaktors (1) vorgesehen ist, die stufenartig ausgebildet oder durch Änderung des Neigungswinkels von Reaktorwänden hervorgerufen ist, und daß die Querschnittserweiterung jeweils so bemessen ist, daß die Gasgeschwindigkeit im Reaktor gleich bleibt oder etwas zunimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rezirkulierte Feststoff (12) unterhalb der oberen Ebene der Sekundärgaszufuhr eingetragen wird, vorzugsweise unter der untersten Ebene.