DE3624293A1 - Verfahren zum abziehen von bettmaterial aus einer wirbelschichtfeuerung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abziehen von Bettmaterial aus einer Wirbelschichtfeuerung zur Verbrennung kohlenstoffhaltiger Materialien unter Zufuhr von Fluidisierungsgas und Sekundärgas gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist bekannt, kohlenstoffhaltige Materialien in stationären Wirbelschichtfeuerungen, Circo-Fluid- Feuerungen und zirkulierenden Wirbelschichtfeuerungen drucklos oder unter Druck zu verbrennen. Beim Betrieb der Feuerung wird Bettmaterial aus der Wirbelschichtbrennkammer abgezogen, wie dies z.B. aus der DE-PS 31 07 355 (Abzugsrohr 10) bekannt ist. Das abgezogene Bettmaterial wird gekühlt. Dies kann z.B. in einem Naßentschlacker mit Kratzerförderung erfolgen. Dabei wird das aus Asche und dem verwendeten Inertmaterial, z.B. Sand bestehende Bettmaterial insgesamt abgezogen. Dieses Material enthält jedoch Feinanteile, z.B. Inertmaterial, die mit Vorteil der Wirbelschicht erneut zugeführt werden können.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren anzugeben, bei dem das aus der Wirbelschicht abgezogene Material zugleich gekühlt und gesichtet wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Bettmaterial einer Zentrifugalsichtung mit einem kalten Gas unterzogen wird, wobei das Gas vor dem Zuammenführen mit dem Bettmaterial zunächst im Gegenstrom zumindest von einem Teil des Bettmaterials indirekt erwärmt wird, nach dem Zusammenführen mit dem aus dem Abzugsrohr austretenden Bettmaterial direkt von diesem erwärmt wird und zusammen mit dem nicht abgeschiedenen Feinanteil des Bettmaterials der Wirbelschichtfeuerung als Fluidisierungsgas und/oder als Sekundärgas zugeführt wird, während die abgeschiedenen und gekühlten Grobanteile abgezogen werden.

Durch die erfindungsgemäß geführte Zentrifugalabscheidung erfolgt einerseits die gewünschte Sichtung des abgezogenen Bettmaterials und andererseits die gewünschte Kühlung des Bettmaterials.

Die erfindungsgemäße Verfahrensführung ermöglicht auch einen direkten Material-Notablauf aus der Wirbelschicht.

Vorzugsweise wird als kaltes Gas Luft und/oder abgekühltes Rauchgas der Wirbelschichtfeuerung verwendet. Der Einsatz von abgekühltem Rauchgas oder einer Mischung von Rauchgas und Frischluft erfolgt, falls reine Frischluft aus Gründen der Nachverbrennung nicht eingesetzt werden kann.

Es kann zweckmäßig sein, daß zusätzlich zu der Kühlung mit dem Arbeitsgas der Zentrifugalsichtung zumindest der Grobanteil des Bettmaterials durch mindestens eine der Zentrifugalsichtung nachfolgende Kühlfläche abgekühlt wird. Diese Kühlfläche ist vorzugsweise als Rieselkühler ausgebildet.

Eine besonders wirkungsvolle Zentrifugalsichtung wird erzielt, wenn das Gas vor dem Zusammenführen mit dem Bettmaterial beschleunigt wird.

Die Erfindung richtet sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und geht aus von einer Vorrichtung mit mindestens einem sich zum Bett hin öffnenden Abzugsrohr, einer mit dem Abzugsrohr verbundenen Kühleinrichtung und einer das gekühlte Bettmaterial abführenden Fördereinrichtung.

Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Abzugsrohr ein Zyklon verbunden ist, der mit einem Kühlmantel versehen ist, dem am unteren Ende kaltes Arbeitsgas zuführbar ist, und dessen Gasabfuhrrohr mit dem Feuerraum der Wirbelschichtfeuerung verbunden ist, und dessen Grobgutauslaß mit der Fördereinrichtung verbunden ist.

Um die Menge des aus der Wirbelschicht abgezogenen Gutes zu regeln, ist dem Abzugsrohr vorzugsweise ein Regelorgan zugeordnet.

In an sich bekannter Weise ist zur Einstellung des Abscheidegrades das Gasabfuhrrohr in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als in den Zyklon vorragendes Tauchrohr ausgebildet. Die Länge des Tauchrohres bestimmt den Abscheidegrad des Zyklons.

Die Fördereinrichtung besteht vorzugsweise aus einer in einen dem Zyklon nachgeschalteten Abzugsbehälter eingreifenden Endlos-Fördereinrichtung, wobei im Abzugsbehälter durch eine vorgegebene Menge an Grobanteil ein Druckabschluß aufgebaut ist.

Zur weiteren Kühlung der Grobanteile ist dem Grobanteil- Auslaß mindestens ein Kühlschlangenpaket in Form eines Rieselkühlers zugeordnet.

Der erfindungsgemäße Zyklon kann auch als Notablauf dienen, da das Wirbelbettmaterial durch das Abzugsrohr fällt und durch den Zyklon direkt in den Abzugsbehälter rutschen kann.

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

Fig. 1 eine zirkulierende Wirbelschichtfeuerung mit erfindungsgemäßem Aschezyklon, dessen Abgas der Wirbelschichtfeuerung als Sekundärgas zugeführt wird,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Zyklons gemäß Fig. 1 und

Fig. 4 eine Teildarstellung einer Wirbelschichtfeuerung mit einem erfindungsgemäßen Bettmaterialzyklon, bei dem die Abluft des Zylkons der Wirbelschichtfeuerung als Primärgas zugeführt wird.

Die in der Fig. 1 dargestellt zirkulierende Wirbelschichtfeuerung weist ein Zirkulationssystem mit einem Feuerraum (1), einem Zyklonabscheider (2) mit Rauchgasauslaß (2 a) und einer Rückführleitung (3) einschließlich eines Syphons (3 a) auf. In dem Feuerraum ist ein Anströmboden (4) mit Düsen (4 a) vorgesehen, der zu einem Abzugsrohr (5) hin mittig geneigt ist.

Zur Vereinfachung der Darstellung sind Fluidisierungsgas-, Brennstoff- und gegebenenfalls Additivaufgabe nicht mit dargestellt.

Das Abzugsrohr (5), in dem eine Regeleinrichtung (5 a) vorgesehen ist, ist mit der Oberseite eines Zyklons (6) verbunden, der in der Fig. 3 näher dargestellt ist. Der Zyklon besteht aus einem unteren geradzylindrischen Abschnitt (6 a), einem sich konisch erweiternden Abschnitt (6 b), einem daran anschließenden geradzylindrischen Abschnitt (6 c) und einem im Durchmesser erweiterten Gasbeschleunigungsabschnitt (6 d). Dem Zyklon wird am unteren Ende des Abschnittes (6 a) über eine Gasleitung (7) kaltes Arbeitsgas zugeführt, das in einem Kühlmantel (8) eintritt. Im Abschnitt (6 d) ist eine Beschleunigungsstrecke (Teilspirale) (6 dd) vorgesehen derart (vgl. Fig. 3), daß das Gas in Richtung auf das freie Ende des Abzugsrohres zu beschleunigt wird.

Wie aus den Fig. 1, 2, 3 ersichtlich ist, ist das Abzugsrohr (5) radial versetzt mit der Oberseite des Zyklons verbunden, während mittig ein Gasabfuhrrohr (9) angeordnet ist. Das Gasabfuhrrohr (9) kann in den Innenraum des Zyklons hinein als Tauchrohr verlängert sein. Die Länge des Tauchrohres bestimmt den Abscheidegrad des Zyklons. Das Gasabfuhrrohr (9) ist mit dem Feuerraum (1) oberhalb des Anströmbodens (4) verbunden, so daß das durch die Leitung (9) geführte Gas als Sekundärgas dem Feuerraum zugeführt wird.

Mit dem unteren Ende des Abschnittes (6 a) ist ein Abzugsbehälter (10) verbunden, in den eine Austragschnecke (11) eingreift.

In dem Abzugsbehälter (10) und in dem Abschnitt (6) sind mit Dampf oder Wasser beaufschlagte Kühlschlangen (12) und (13) im Gegenstrom zu den in den Behälter (10) rieselnden Grobanteilen angeordnet.

Bei Betrieb der Anordnung wird entsprechend der Einstellung (5 a) des Regelorgans Bettmaterial, bestehend aus Asche und dem zum Aufbau des Bettes verwendeten Inertmaterial, aus dem Bett ausgetragen und dem Zyklon (6) zugeführt. Dabei hat es eine Temperatur von z.B. 850°C. Der Zyklon wird mit Sichtgas, z.B. kalter Luft oder Rauchgas oberhalb des Taupunktes oder entsprechenden Mischungen beaufschlagt, z.B. mit Rauchgas von ca. 100°C. Das in dem Kühlmantel (8) aufwärts strömende Gas kühlt das Bettmaterial indirekt, wird danach beschleunigt und bewirkt eine Sichtung des über das Abzugsrohr (5) in den Zyklon eingetragenen Bettmaterials. Dabei kommt es in direkten Kontakt mit den Feststoffen, so daß diese direkt weiter abgekühlt werden. Die in den Abzugsbehälter (10) fallenden Grobanteile werden dort auf einem vorgegebenen Niveau gehalten, so daß durch das abgezogene Material in dem Behälter ein Druckabschluß aufgebaut wird. Das grobe Bettmaterial wird dann mit einer Temperatur von 60°-100°C über die Schnecke abgezogen.

Es ist für den Fachmann selbstverständlich, daß nicht nur ein Abzugsrohr und ein Zyklon vorgesehen sein können. Es ist möglich, mehrere Abzugsrohre einem Zyklon zuzuordnen und mehrere Zyklone vorzusehen.

Berücksichtigt man gewisse Verluste sowie für Asche und Inertmaterial eine kleinere spezifische Wärmekapazität, so benötigt man zur Abkühlung der Asche und des Inertmaterials etwa die gleiche Masse an Arbeitsgas, z.B. Frischluft, wie Asche und Inertmaterial abgezogen werden.

Wie insbesondere aus der Fig. 1 ersichtlich ist, kann die Anordnung als Notablauf für das Bettmaterial verwendet werden. Das Bettmaterial fällt in das Abzugsrohr (5) und rutscht durch den Zyklon (6) direkt in den Abzugsbehälter (10), aus dem es mittels der Schnecke abgezogen werden kann. Bei Ausfall der Arbeitsluft des Sichters kann mit den Kühlschlangen (12) und (13) eine ausreichende Notkühlung bewirkt werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 weist der Zyklon (6) keinen zylindrischen Abschnitt (6 a) auf, und der Beschleunigungsabschnitt (6 d) ist nicht im Durchmesser erweitert, und das Arbeitsgas, z.B. Frischluft von 40°C, wird in den Kühlmantel im Bereich des Abschnittes (6 b) eingeführt. Weiterhin sind vier Abzugsrohre (5) vorgesehen, denen jeweils eine Gasbeschleunigungsstrecke (6 dd) am oberen Ende des Zyklons vorgeschaltet ist, von denen in der Fig. zur Vereinfachung der Darstellung nur eine Strecke dargestellt ist.

Das Gasabzugsrohr (9′) mündet in einen zum Anströmboden (4) gehörigen Luftkasten (14), der ebenso wie der Anströmboden (4) mit Düsen (14 a) bestückt ist. Bei dieser Ausführungsform wird somit das Arbeitsgas des Zyklons als Fluidisierungsgas verwendet.

Es ist auch möglich, im Kühlmantel Leiteinrichtungen einzubauen, so daß die Luft im Kühlmantel nicht direkt, sondern in verdrallter Weise aufsteigen kann.

Auch ist es möglich, in dem für einen Druckabschluß anstehenden Grobanteil-Volumen im Abzugsbehälter (10) Tauchkühlflächen vorzusehen. Der Abzugsbehälter muß nicht unbedingt konstanten Querschnitt haben, wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist. Die Regeleinrichtung kann wie in der Fig. 1 dargestellt als Klappe (5 a) ausgebildet sein oder aber als ein in das Abzugsrohr (5) einführbarer Keil (5 a′).

Claims (9)

1. Verfahren zum Abziehen von Bettmaterial aus einer Wirbelschichtfeuerung zur Verbrennung kohlenstoffhaltiger Materialien unter Zufuhr von Fluidisierungsgas und Sekundärgas, bei dem das Bettmaterial über mindestens ein Abzugsrohr aus dem Bett abgezogen und danach gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bettmaterial einer Zentrifugalsichtung (6) mit einem kalten Gas (7) unterzogen wird, wobei das Gas (7) vor dem Zuammenführen mit dem Bettmaterial zunächst im Gegenstrom (8) zumindest von einem Teil des Bettmaterials indirekt erwärmt wird, nach dem Zusammenführen mit dem aus dem Abzugsrohr (5) austretenden Bettmaterial direkt von diesem erwärmt wird und zusammen mit dem nicht abgeschiedenen Feinanteil des Bettmaterials der Wirbelschichtfeuerung als Fluidisierungsgas und/oder als Sekundärgas zugeführt wird, während die abgeschiedenen und gekühlten Grobanteile abgezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als kaltes Gas Luft und/oder abegkühltes Rauchgas der Wirbelschichtfeuerung verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der Kühlung mit dem Arbeitsgas der Zentrifugalsichtung zumindest der Grobanteil des Bettmaterials durch mindestens eine der Zentrifugalsichtung nachfolgende Kühlfläche abgekühlt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas vor dem Zusammenführen mit dem Bettmaterial beschleunigt (6 d′) wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit mindestens einem sich zum Bett hin öffnenden Abzugsrohr, einer mit dem Abzugsrohr verbundenen Kühleinrichtung und einer das gekühlte Bettmaterial abführenden Fördereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Abzugsrohr (5) ein Zyklon (6) verbunden ist, der mit einem Kühlmantel (8) versehen ist, dem am unteren Ende kaltes Arbeitsgas (7) zuführbar ist, und dessen Gasabfuhrrohr (9) mit dem Feuerraum (1) der Wirbelschichtfeuerung verbunden ist, und dessen Grobgutauslaß (6 a; 6 b) mit der Fördereinrichtung (11) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abzugsrohr (5) ein Regelorgan (5 a; 5 b) zugeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Abscheidegrades das Gasabfuhrrohr (5) als in den Zyklon vorragendes Tauchrohr ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung aus einer in einen dem Zyklon (6) nachgeschalteten Abzugsbehälter (10) eingreifenden Endlos-Fördereinrichtung (11) besteht, wobei im Abzugsbehälter durch eine vorgegebene Menge an Grobanteil ein Druckabschluß aufgebaut ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Grobanteil-Auslaß (6 a; b) mindestens ein Kühlschlangenpaket (12; 13) in Form eines Rieselkühlers zugeordnet ist.