DE3624293C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abziehen von Bettmaterial aus einer Wirbelschichtfeuerung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Es ist bekannt, kohlenstoffhaltige Materialien in Feuerungen mit stationärer Wirbelschicht, Circo-Fluid- Feuerung und Feuerungen mit zirkulierender Wirbelschicht 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 erhält jedoch Feinanteile, z. B. Inertmaterial, die mit Vorteil der Wirbelschicht erneut zugeführt werden können.

Aus der GB 20 77 614 A ist eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art bekannt, bei der das abgezogene Material einer Windsichtung mit kalter Luft unterzogen wird, wobei die Luft vor dem Zusammenführen mit dem Material durch einen Doppelmantel strömt und dabei von zumindest einem Teil des Bettmaterials indirekt erwärmt wird.

Die Windsichtung wird in erster Linie durch einen zusätzlichen zweiten Lochboden erreicht. Nach dem Zusammenführen mit dem abgezogenen Schichtmaterial nimmt die Luft von diesem Wärme auf, wonach sie mit dem Feinanteil des Schichtmaterials über ein zusätzlich durch Luft beaufschlagtes Förderrohr dem Brennraum der Wirbelschichtfeuerung wieder zugeführt wird. Bei der bekannten Vorrichtung sind zwei Lochböden mit zugeordneten Unterwindkästen und im Bereich des Abzugsrohrs und des nach oben gerichteten Förderrohrs Lochwandungen erforderlich.

Weiterhin ist aus der FR-PS 23 89 832 an sich bekannt, das aus einer Wirbelschichtfeuerung abgezogene Wirbelschichtmaterial in einem Zentrifugalsichter zu sichten.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ausgehend von einer Vorrichtung zum Abziehen des Bettmaterials gemäß der GB-20 77 614, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die Kühlung und Sichtung des aus der Wirbelschicht abgezogenen Materials einen einfacheren Aufbau aufweist und zugleich eine ausreichende Kühlung des eingesetzten Abscheiders gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Während bei der Windsichtung gemäß der GB-20 77 614 die Sichterleistung durch den Volumenstrom an Luft bestimmt ist, ist bei einer Zentrifugalsichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Sichterleistung durch den Impuls des Arbeitsgases bestimmt. Bei gleicher Arbeitsgasmenge ist die Sichterleistung bei der Zentrifugalsichtung höher. Dies ist für die Regelung der Gesamtluftzufuhr einer Wirbelschichtfeuerungsanlage von Bedeutung, da dort ein wesentlicher Teil der Verbrennungsluft als Primärluft eingetragen wird.

Durch die Verwendung eines Zyklonabscheiders wird der Aufbau vereinfacht. Durch die Führung des kalten Arbeitsgases durch einen am Zyklonabscheider vorgesehenen Kühlmantel wird einerseits die Betriebskühlung des Abscheiders und andererseits die gewünschte Kühlung des abzuführenden Bettmaterials gewährleistet. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung ermöglicht auch einen direkten Material-Notablauf aus der Wirbelschicht. Als Arbeitsgas wird 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.

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

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 Figuren näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Feuerung mit zirkulierender Wirbelschicht 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 Zyklons der Wirbelschichtfeuerung als Primärgas zugeführt wird.

Die in der Fig. 1 dargestellte Feuerung mit zirkulierender Wirbelschicht 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 einen Kühlmantel (8) eintritt. Im Abschnitt (6 d) ist eine Beschleunigungsstrecke (Teilspirale) (6 dd) vorgesehen (vgl. Fig. 3), in der das Gas beschleunigt wird, ehe es tangential in den eigentlichen Abscheideraum eintritt.

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, 9′) angeordnet ist. Das Gasabfuhrrohr (9′) kann in den Innenraum des Zyklons hinein als Tauchrohr (9 a) 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 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 a) sind mit Dampf oder Wasser im Gegenstrom zu den in den Behälter (10) rieselnden Grobanteilen beaufschlagte Kühlschlangen (12, 13) angeordnet.

Bei Betrieb der Anordnung wird entsprechend der Einstellung des Regelorgans (5 a) 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 mit einer Temperatur 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 Sicherung des über das Abzugsrohr (5) in den Zyklon eingetragenen Bettmaterials. Dabei kommt das Gas 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 (11) 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 Anordnundg 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. 4 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 für die Wirbelschicht 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 (5)

1. Vorrichtung zum Abziehen von Bettmaterial aus einer Wirbelschichtfeuerung zur Verbrennung kohlenstoff­ haltiger Materialien unter Zufuhr von Fluidisie­ rungsgas und Sekundärgas, mit mindestens einem zum Bett hin offenen Abzugsrohr, einer mit dem Abzugs­ rohr verbundenen und mit Arbeitsgas beaufschlagten Kühl- und Abscheideeinrichtung zum Abscheiden von Feinanteil aus dem abgezogenen Bettmaterial und zum Kühlen des Grobanteils sowie mit einer den gekühlten Grobanteil abführenden Fördereinrich­ tung, dadurch gekennzeichnet, daß das Abzugsrohr (5) außermittig in einen Zyklon­ abscheider (6) mündet, der mit einem Kühlmantel (8) versehen ist, dem am unteren Ende kaltes Arbeits­ gas (7) zuführbar ist, daß das Arbeitsgas (7) aus dem Kühlmantel des Zyklons in den Zyklon zur Erzeu­ gung einer umlaufenden Strömung einleitbar ist, daß ein mittig von der Oberseite des Zyklonabscheiders ausgehendes Gasabfuhrrohr (9) mit dem Feuerraum (1) der Wirbelschichtfeuerung verbunden ist und daß ein Grobgutauslaß (6 a; 6 b) des Zyklonabscheiders mit der Fördereinrichtung (11) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abzugsrohr (5) ein Regelorgan (5 a; 5 b) zugeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasabfuhr­ rohr (9′) als in den Zyklon vorragendes Tauchrohr (9 a) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderein­ richtung aus einer in einen dem Zyklon (6) nachge­ schalteten Abzugsbehälter (10) eingreifenden End­ los-Fördereinrichtung (11) besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Grobanteil-Auslaß (6 a; 6 b) mindestens ein Kühlschlangenpaket (12; 13) in Form eines Riesel­ kühlers zugeordnet ist.