DE3611807A1 - Verfahren und vorrichtung zum verbrennen von festem brennstoff mit luft in einer wirbelschicht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen von festem Brennstoff mit Luft in einer Wirbelschicht nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrich­ tung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 2.

Es ist bereits bekannt, einen festen Brennstoff in Form energiearmer Kohle mit hoher Feuchte aus einem Bunker in einen Trocknungsschacht einzuführen, durch den gleichzei­ tig heiße Verbrennungsgase aus dem Verbrennungsraum eines Ofens geführt werden. Die dabei getrocknete Kohle gelangt über den Trocknungsschacht in eine Mühle, die einen Ven­ tilator für das Absaugen der Verbrennungsgase aufweist. In der Mühle wird die Kohle zerkleinert. Die zerkleiner­ te Kohle gelangt in einen der Mühle nachgeordneten Sepa­ rator, in dem eine Trennung in zwei Fraktionen, nämlich grobe Teilchen und feine Teilchen erfolgt. Die groben Teilchen werden über einen Kanal zum Ofen transportiert und bilden dort bei der Verbrennung eine Schicht, die durch durchgeblasene Luft aus einer Wirbelschicht bzw. aus einem Wirbelbett bestehen kann. In dieser Schicht be­ finden sich Zusätze, die bei der Verbrennung entstehende umweltfeindliche Schadstoffe, wie Schwefel, binden. Über einen weiteren Ausgang werden vom Separator die für die Trocknung verwendeten Verbrennungsgase zusammen mit den feinen Teilchen in Form von Kohlestaub über einen Kanal in den Ofen oberhalb der Wirbelschicht eingebracht, wo der Kohlestaub fackelartig verbrannt wird (Borodulja, W.A., L.M. Winogradow, Sjiganie twerdogo topliwa w psewdooschi­ schenom sloe, Minsk, "Nauka i Technika", 1980).

Da nur die groben Teilchen in der Wirbelschicht verbrennen, können nur die bei ihrer Verbrennung entstehenden Schad­ stoffe von den Zusätzen gebunden werden, nicht jedoch die Schadstoffe, die bei der fackelartigen Verbrennung des Kohlestaubs in dem Verbrennungsraum über der Wirbelschicht gebildet werden. Der Einsatz eines Separators zur Bildung der Teilefraktionen bedeutet einen apparativen und war­ tungsmäßigen zusätzlichen Aufwand.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, das Verfahren und die Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß unter Beibehaltung einer günstigen Förderung eines getrockneten und in grobe und feine Teil­ chen zerkleinerten Brennstoffs die gesamte zu verbrennende Kohle in der Wirbelschicht und damit im Kontakt mit den schadstoffbindenden Zusätzen verbrannt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Merkmalen verfahrensmäßig und vor­ richtungsmäßig mit den im kennzeichnenden Teil des Patent­ anspruchs 2 angegebenen Merkmalen gelöst, deren vorteil­ hafte Ausgestaltungen in den Unteransprüchen 3 bis 7 be­ schrieben sind.

Erfindungsgemäß ist es möglich, die groben und feinen Teil­ chen, die sich bei der Zerkleinerung der vorgetrockneten feuchten energiearmen Kohle ergeben und mechanisch pneuma­ tisch zum Ofen transportiert werden, in der Wirbelschicht mit den darin befindlichen Zusätzen zu verbrennen, wobei einerseits eine hohe Wärmeausbeute durch in der Wirbel­ schicht angeordnete Dampferzeuger gewährleistet werden kann und andererseits durch die in der Wirbelschicht be­ findlichen Zusätze die bei der Verbrennung aller Teilchen, also der groben und der feinen Kohleteilchen, gebildeten Schadstoffe gebunden werden können, wobei der Schwefel beispielsweise durch zugesetzten Kalk gebunden wird. Eine Luftverunreinigung durch Schwefeloxyde wird dadurch unter­ bunden.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch in einer Seitenansicht eine Ausführungs­ form der Vorrichtung,

Fig. 2 eine Ausführungsform eines durch die Luftkammer gehenden Beschickungsrohres im Axialschnitt und

Fig. 3 die Ansicht A-A von Fig. 2.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist ein Bunker 1 für festen Brennstoff über einen Aufgabeförderer 2 und eine Rinne 3 mit dem vertikalen Abschnitt eines Trock­ nungsschachtes 4 verbunden, der einerseits mit dem Verbren­ nungsgasraum eines Ofens 17 und andererseits mit einem Brecher 9 verbunden ist. Der Brecher 9 hat ein Hammerwerk 5 zur Zerkleinerung des durch den Trocknungsschacht 4 zu­ geführten festen Brennstoffs, und eine Siebplatte 7, durch die die groben zerkleinerten Teilchen auf eine Förderschnecke 8 fallen, welche diese über ein Hebewerk 10 einem mechanischen Wurfbeschicker 16 am Ofen 17 zuführt. Der Brecher 9 hat weiterhin einen nicht gezeigten Ventilator zum Ansaugen der Verbrennungsgase durch den Trocknungs­ schacht 4, die über eine Öffnung 6 in einen Förderkanal 11 zurück zum Ofen 17 geblasen werden und dabei die im Brecher gebildeten feinen Teilchen des festen Brennstoffs mit sich führen. Die Menge der Verbrennungsgase wird mit Hilfe von Ventilklappen 20 im Förderkanal 11 reguliert.

In dem Ofen 17 ist eine Luftkammer 12 angeordnet, die auf der Oberseite von einer Gitterplatte 13 abgedeckt und auf der Unterseite von einer Bodenplatte 21 abgeschlossen ist, an deren Unterseite der Förderkanal 11 angeschlossen ist. Über eine Zuführung 18 in die Luftkammer 12 eingeführte Luft strömt durch die Öffnungen in der Gitterplatte 13 nach oben in den Ofen 17. Oberhalb der Gitterplatte 13 befindet sich die von dem Wurfbeschicker 16 zugeführte Schicht aus groben Brennstoffteilchen einschließlich Zusätzen, die durch die ausströmende Luft eine Wirbelschicht 14 bzw. ein Wirbelbett bilden.

Durch die Bodenplatte 12 und die Gitterplatte 13 der Luft­ kammer 12 erstrecken sich Beschickungsrohre 15, die boden­ plattenseitig in den Förderkanal 11 und mit ihrem anderen Ende im oberen Bereich der Wirbelschicht 14 münden. Von der Gitterplatte 13 aus erstrecken sich Abführungsrohre 19 in den unteren Raum des Ofens 17.

Jedes Beschickungsrohr 15 hat einen unteren Abschnitt 22, der sich durch die Bodenplatte 21 erstreckt und daran fest­ geschweißt ist. Das andere Ende des unteren Abschnitts 22 ist mit einer Muffe 23 verschweißt, die sich durch die Gitterplatte 13 erstreckt und daran über einen Flansch angeschweißt ist. Oberhalb der Gitterplatte 13 ist mit der Muffe 23 über eine Gewindeverbindung 25 ein oberer Abschnitt 24 des Beschickungsrohres 15 verbunden, dessen anderes Ende über eine Gewindeverbindung 25 mit einer Nabe 29 verbunden ist, die über vier Stege 28 eine Umlenkkappe 26 trägt, deren der Mündung des Beschickungsrohres 15 zu­ gewandter Boden im Abstand davon angeordnet ist und mit einer Beschichtung 27 aus verschleißfestem Material verse­ hen ist. An den Boden 27 der Umlenkkappe 26 schließt sich ein Zylinderwandabschnitt an, der die Nabe 28 und den obe­ ren Bereich des Beschickungsrohres 15 unter Bildung eines Ringraumes koaxial umgibt, dessen Querschnittsfläche zu­ mindest genauso groß ist wie der Strömungsquerschnitt im Beschickungsrohr 15.

Das Beschickungsrohr 15 und seine einzelnen Teile bestehen aus einem Metall für den Einsatz bei Temperaturen von bis zu 850°. Der Innendurchmesser des Beschickungsrohres 15 liegt bei 100 bis 300 mm. Die Muffe 23 erstreckt sich 100 bis 150 mm über die Gitterplatte 13. Der obere Abschnitt 24 des Beschickungsrohres 15 erstreckt sich abhängig von der eingestellten Höhe der Wirbelschicht 14 500 bis 1500 mm über die Gitterplatte 13. Die Umlenkkappe 26 besteht aus einem feuerfesten Metall. Die Gewindeverbindungen 25 sind mit Hilfe von Madenschrauben gesichert.

Die vom Bunker 1 zugeführte energiearme sehr feuchte Kohle wird im Trocknungsschacht 4 getrocknet, im Brecher 9 vom Hammerwerk 5 zerkleinert und als grobe Fraktion nach Durch­ gang durch die Siebplatte 7 von der Förderschnecke 8 und dem Hebewerk 10 über den Wurfbeschicker 16 oberhalb der Wirbelschicht 14 in den Ofen 17 eingeführt. Die für die Trocknung der Kohle im Trocknungsschacht 4 verwendeten Verbrennungsgase werden von einem am Brecher 9 vorgesehenen Ventilator angesaugt und zusammen mit den im Brecher 9 bei der Zerkleinerung entstandenen feinen Teilchen durch die Öffnung 6, den Förderkanal 11 und die Beschickungs­ rohre 15 im oberen Bereich der Wirbelschicht 14 zugeführt, so daß alle Brennstoffteilchen in der mit Zusätzen verse­ henen Wirbelschicht 14 verbrannt werden, wobei die Schicht­ höhe der Wirbelschicht 14 über die Abführungsrohre 19 re­ guliert weden kann. Die aus den Beschickungsrohren 15 im oberen Bereich der Wirbelschicht 14 austretenden, die fei­ nen Teilchen transportierenden Verbrennungsgase werden durch die Umlenkkappen 26 in Richtung der Gitterplatte 13, also ins Innere der Wirbelschicht 14 ausgeblasen.

Claims (7)

1. Verfahren zum Verbrennen von festem Brennstoff mit Luft in einer Wirbelschicht, bei welchem der feste Brennstoff zerkleinert und mit heißen Verbrennungsga­ sen getrocknet wird und bei welchem der mengenmäßig größere, aus groben Teilchen bestehende Anteil des zerkleinerten Brennstoffs mechanisch dem oberen Ab­ schnitt der Wirbelschicht zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der mengenmäßig kleinere, aus feinen Teilchen bestehende Anteil des zerkleinerten Brennstoffs von den für die Trocknung verwendeten Verbrennungsgasen ebenfalls dem oberen Abschnitt der Wirbelschicht zugeführt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 mit einem Brecher (9) zum Zerkleinern des festen Brennstoffs, mit einem Ofen (17), in dem eine von einer Gitterplatte (13) abgedeckte und von einer Bodenplatte (21) unten abgeschlossene Luftkammer (12) mit einer Luftzuführung (18) angeordnet ist, mit einem dem Ofen (17) verbrennungsgasseitig mit dem Brecher (9) verbindenden Transportschacht (4), an den der Bunker (1) für die Aufgabe des festen Brennstoffs angeschlos­ sen ist, mit Fördereinrichtungen (8, 10) zum Transpor­ tieren der groben Teilchen des zerkleinerten Brenn­ stoffs zu einem pneumomechanischen Wurfbeschicker (16), der über einer sich oberhalb der Gitterplatte (13) bil­ denden Wirbelschicht (14) in den Ofen (17) mündet, mit einer im Brecher (9) vorgesehenen Siebplatte (7) und mit einer dem Brecher (9) zugeordneten Saugeinrichtung zum Saugen von Verbrennungsgasen aus dem Ofen (17) über den Trocknungsschacht (4) in den Brecher (9), ge­ kennzeichnet durch einen von der Saugein­ richtung des Brechers (9) zu der Bodenplatte (21) der Luftkammer (12) führenden, die feinen Teilchen des Brennstoffs mit dem zur Trocknung verwendeten Verbren­ nungsgas transportierenden Förderkanal (11), in den sich durch die Bodenplatte (21) der Luftkammer (12) und durch deren Gitterplatte (13) in den oberen Ab­ schnitt der Wirbelschicht (14) erstreckende Beschik­ kungsrohre (15) münden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Beschickungsrohr (15) ei­ nen unteren Abschnitt (22), der an die Bodenplatte (21) der Luftkammer (12) angeschweißt ist und einen oberen Abschnitt (24) aufweist, der in eine an der Gitterplat­ te (13) festgelegte Muffe (23) eingeschraubt ist, an der das obere Ende des unteren Abschnitts (22) ange­ schweißt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am wirbelschichtseiti­ gen Ende eines jeden Beschickungsrohres (15) eine Um­ lenkkappe (26) gehalten ist, die einen Boden mit ei­ nem Zylinderwandabschnitt aufweist, wobei der Boden auf seiner dem Ende des Beschickungsrohres (15) zugewandten Seite mit einer verschleißfesten Schicht (27) versehen und im Abstand von dem Ende angeordnet ist, und der Zylinderwandabschnitt den oberen Bereich des Beschik­ kungsrohres (15) koaxial so umgibt, daß der gebildete Ringquerschnitt mindestens dem Strömungsquerschnitt des Beschickungsrohres (12) entspricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeich­ net durch eine auf das Beschickungsrohr (15) in seinem Endbereich aufgeschraubte Nabe (29), die über Stege (28) die Umlenkkappe (26) trägt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei einem Innendurch­ messer des Beschickungsrohres (15) von 100 bis 300 mm der Abstand zwischen der Mündung des Beschickungsroh­ res (15) und dem Boden der Umlenkkappe (26) 80 bis 120 mm beträgt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, ge­ kennzeichnet durch sich von der Gitter­ platte (13) der Luftkammer (12) durch deren Bodenplatte (21) in den unteren Ofenraum erstreckende Abführungs­ rohre (19).