DE3625992C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Bei dem Verbrennen von kohlenstoffhaltigen Materialien in einer zirkulierenden Wirbelschicht wird die Verbrennung so geführt, daß in dem Wirbelschichtreaktor eine Temperatur im Bereich von 850°C eingehalten wird, damit die bei Betrieb einer solchen Anlage geforderten Emissionswerte eingehalten werden können. Mit einer solchen Temperatur verlassen die Abgase auch den Abscheider und werden den zur Abfuhr von Wärme aus den Reingasen vorgesehenen Kühlflächen zugeführt. Somit ergibt sich durch die verfahrensbedingte Rauchgastemperatur von ca. 850°C auch zwangsläufig das Wärmeangebot für die im Abscheider nachgeschaltete Abhitzeabfuhreinrichtung. Die Abhitzeabfuhreinrichtung besteht üblicherweise aus einem Konvektionszug mit Speisewasservorwärm-, Verdampfer-, Überhitzer- und/oder Zwischenüberhitzerheizflächen. Weiterhin ist es üblich, dem Konvektionszug noch einen Lufterhitzer nachzuschalten.

Aus der EP 1 58 033 A2 ist ein Verfahren der genannten Art bekannt, bei dem zwischen dem Wirbelschichtreaktor und den in einem aufsteigenden Rauchgaszug angeordneten Heizflächen nicht nur ein zum Zirkulationssystem gehörender Abscheider, sondern ein fallender Rauchgaszug mit nachfolgender und in den aufsteigenden Rauchgaszug führender Umlenkkammer vorgesehen sind. Diese Verfahrensführung führt zu einem hohen Platzbedarf bei der zur Verfahrensführung einzusetzenden Anlage und läßt eine geregelte Feststoffbeaufschlagung der Heizflächen nicht zu.

Aus der US-PS 44 19 964 ist eine Wirbelschichtfeuerungsanlage bekannt, bei der im Wirbelschichtreaktor Heizflächen angeordnet sind. Das aus dem Reaktor abgezogene Rauchgas wird über einen Abscheidezyklon, einen Speisewasservorwärmer, einen Luftvorwärmer und einen Feinstaubfilter einem Kamin zugeführt. Vom Zyklon und Feinstaubfilter wird Inertmaterial in den Wirbelschichtreaktor zurückgeführt. Um bei nicht ausreichender Feststoffabscheidung im Zyklon eine ausreichende Inertmaterialzufuhr zum Reaktor gewährleisten zu können, ist dem Zyklon eine Bypass-Leitung mit Regelklappe zugeordnet, die in Abhängigkeit vom Druckabfall über den Reaktor die Zufuhr von Inertmaterial in den Reaktor steuert.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art anzugeben, bei dem die Wärmemenge nach dem Abscheider ohne Veränderung der Rauchgastemperatur so erhöht werden kann, daß das Wärmeangebot in den Rauchgasen nach dem Abscheider ausreicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch das Zumischen eines Feststoffteilstromes in die aus dem Abscheider austretenden Gase wird die nach dem Abscheider zur Verfügung stehende Wärmemenge erhöht, ohne daß eine Veränderung der Rauchgastemperatur auftritt.

Bei dieser Verfahrensführung wird ein zusätzlicher Einbau von Heizflächen, insbesondere Überhitzer- und/oder Zwischenüberhitzerheizflächen in dem Wirbelschichtreaktor vermieden, und ein separater Aschefließbettkühler ist nicht erforderlich.

Die erforderliche Bypass-Menge des staubbeladenen Rauchgases wird geregelt und somit auf die jeweils erforderliche Dampftemperatur abgestimmt.

Weiterhin ist es zweckmäßig, daß der dem Rauchgas zugeführte Feststoffteilstrom aus dem Rauchgas nach seiner Abkühlung abgeschieden und in den Wirbelschichtreaktor zurückgeführt wird. Durch die Abkühlung auf einen Temperaturbereich von z. B. 300°C wird bei der Rückführung in die Wirbelschicht eine gewünschte Reduzierung der Wirbelbettemperatur erreicht.

Die Erfindung richtet sich auch auf eine Wirbelschichtfeuerungsanlage der im Oberbegriff des Anspruches 3 genannten Art.

Die erfindungsgemäße Wirbelschichtfeuerungsanlage ist dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Abscheider eine rauchgasseitige Bypass-Leitung zugeordnet ist, die mit dem oberen Ende des Rauchgaszuges verbunden ist. Die Unteransprüche richten sich auf bevorzugte Ausgestaltungen der Wirbelschichtfeuerungsanlage.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren näher erläutert Es zeigen

Fig. 1 das Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines Dampferzeugers mit zirkulierender Wirbelschichtfeuerung,

Fig. 2 eine vergrößerte Teildarstellung eines Ausschnittes aus Fig. 1 und Pig. 3 eine weitere Ausführungsform.

Zu dem Dampferzeuger gehört ein Wirbelschichtreaktor (1) mit Wirbelbrennkammer (2), die von einer Wandverkleidung aus Verdampferrohren (3) begrenzt ist. Der Wirbelbrennkammer ist über einen Rohgaskanal (4) ein Ascheabscheider (5) nachgeschaltet. Der Feststoffaustrag des Abscheiders (5) ist über eine Rückführleitung (6) mit der Wirbelbrennkammer verbunden, während er reingasseitig über einen Verbindungskanal (7) mit einem Abhitzerauchgaszug (8) verbunden ist, in dem mehrere Heizflächen (9) angeordnet sind.

Dem Abscheider (5) ist eine die Wirbelbrennkammer (2) mit dem Reingaskanal (7) verbindende Rauchgas-Bypass-Leitung (10) zugeordnet, in der eine in der Fig. 1 als Klappe dargestellte Regeleinrichtung (11) vorgesehen ist, die von einem Motor (12) verstellt werden kann.

Das den Rauchgaszug (8) verlassende Rauchgas wird über einen Abscheider (13) geführt, dessen Feststoffaustrag über eine Leitung (14) mit der Wirbelbrennkammer (2) verbunden ist. Das den Abscheider (13) verlassende Gas wird über einen Luftvorwärmer (16), einen Staubfilter (16) und von dort dem nicht gezeigten Kamin zugeführt.

Bei der Detaildarstellung gemäß Fig. 2 ist als Regeleinrichtung eine in die Leitung (10) vorschiebbare Platte (11′) vorgesehen. Um das Umlenken und Einmischen des feststoffbeladenen Rauchgasstromes zu erleichtern, sind sowohl im Endabschnitt der Leitung (10) als auch im Einmischbereich der Leitung (7) vorzugsweise Strömungsleitbleche (10a, 7a) vorgesehen.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 dadurch, daß der Abscheider (13′) zwischen Luftvorwärmer (15) und Staubfilter (16) angeordnet ist.

Weiterhin ist in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt, daß die Einmischung des an dem Abscheider (5) vorbeigeführten feststoffbeladenen Rauchgasstromes nicht in einer Leitung vor dem Rauchgaszug (8) erfolgen muß, sondern daß die Einmischung über eine oder mehrere Teilleitungen (17) direkt in den Rauchgaszug (8) erfolgen kann.

Als Beispiel für die erfindungsgemäße Staubbeladung der dem Rauchgaszug (8) zugeführten Rauchgase werden angegeben: 1,0 kg/Nm³, falls eine ZÜ vorhanden ist und 0,5 kg/Nm³, falls keine ZÜ vorhanden ist. Es kann davon ausgegangen werden, daß bei dieser Staubbeladung keine unzulässigen Erosionen auftreten, da die Staubbeladung nur noch einen Bruchteil der Staubbeladung beträgt, der Schottenheizflächen im Rauchgaszug vor dem Zyklonabscheider ausgesetzt sind. Gesonderte Zwangsfördereinrichtungen in der Rauchgasleitung (10) sind nicht erforderlich, da der Druckverlust in dem Zyklonabscheider (5) im Rezirkulationssytem ausreicht, den notwendigen Rauchgasteilstrom über Leitung (10) dem Reingaskanal (7) zuzuführen.

Claims (5)

1. verfahren zum Betreiben einer Wirbelschichtfeuerung zum Verbrennen kohlenstoffhaltiger Materialien in einem Wirbelschichtreaktor mit atmosphärischer oder aufgeladener zirkulierender Wirbelschicht unter Dampferzeugung, wobei Feststoffe in einem aus einem Wirbelschichtreaktor, mindestens einem Abscheider und mindestens einer Rückführleitung bestehenden Zirkulationssystem zirkuliert werden, Feststoffe aus dem Zirkulationssystem abgeführt werden, Verbrennungswärme im Wirbelschichtreaktor alleine über Wandheizflächen des Wirbelschichtreaktors und über von Feststoffen mit sich führenden Rauchgasen beaufschlagte Heizflächen zwischen dem zum Zirkulationssystem gehörenden ersten Abscheider und einem zweiten Abscheider abgeführt wird und die Rauchgase nach dem zweiten Abscheider abgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus dem Zirkulationssystem vor dem ersten Abscheider unter Abstimmung auf die jeweils erforderliche Dampftemperatur geregelt entnommener Teilstrom von Feststoffen und Rauchgasen den aus dem ersten Abscheider austretenden Rauchgasen vor den Heizflächen zur Abfuhr von Wärme aus den Rauchgasen zugemischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Rauchgas zugeführte Feststoffteilstrom aus dem Rauchgas nach seiner Abkühlung abgeschieden und in den Wirbelschichtreaktor zurückgeführt wird.

3. Wirbelschichtfeuerungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Zirkulationssystem zumindest bestehend aus einem Wirbelschichtreaktor mit Wandheizflächen, mindestens einem diesem nachgeschalteten Abscheider und mindestens einer Rückführleitung, mit einer dem Abscheider abgasseitig nachgeschalteten Abhitzeabfuhreinrichtung einschließlich eines Rauchgaszuges mit Heizflächen, einem der Abhitzeabfuhreinrichtung nachgeschalteten zweiten Abscheider, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Abscheider (5) eine rauchgasseitige Bypass-Leitung (10) zugeordnet ist, die mit dem oberen Ende des Rauchgaszuges (8) verbunden ist.

4. Wirbelschichtfeuerungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhitzeabfuhreinrichtung aus dem Rauchgaszug (8) und einem Luftvorwärmer (15) besteht.

5. Wirbelschichtfeuerungsanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abscheider (13; 13′) feststoffseitig mit dem Wirbelschichtreaktor (1) und gasseitig mit einem Staubfilter (16) verbunden ist.