DE3703568A1 - Verfahren zum betreiben von wirbelschichtoefen - Google Patents

Verfahren zum betreiben von wirbelschichtoefen

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Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben von Wirbelschichtöfen, insbesondere im Teillastbereich.
Wirbelschichtöfen eignen sich insbesondere zum Verbrennen homogener, heizwertarmer Brennstoffe. Der Ausbrand dieser Brennstoffe ist selbst bei niedrigem Luftüberschuß und relativ niedrigen Temperaturen (ca. 850°C) aufgrund der hohen Durchmischung im Wirbelbett sehr gut. Als konstruktiver Vorteil kommt hinzu, daß die Öfen selbst ohne bewegte Teile ausgeführt werden können.
Nachteilig ist die Verwendung von Verbrennungsluft als Fluidisierungsgas. Die Fluidisierungsgasmenge läßt sich bei einer fest vorgegebenen Wirbelbettgröße nur in einem engen Bereich variieren, mit der Folge, daß bei geringer Brennstoffzufuhr mehr Luft für die Fluidisierung in den Ofen gebracht werden muß, als für die Verbrennung notwendig wäre. Der Verbrennungswirkungsgrad wird mit steigendem Luftüberschuß schlechter.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, die Verbrennung mit einer Verbrennungsluftmenge zu fahren, die unabhängig von der Brennstoff- und Fluidisierungsgasmenge ist.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Wirbelschicht durch ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Rauchgasen aus der Verbrennung erzeugt, die temperatur- und mengengeregelt zurückgeführt werden.
Der Anteil der Verbrennungsluft im Gemisch kann in Abhängigkeit vom CO-Gehalt im Rauchgas unmittelbar über der Wirbelschicht eingestellt werden. Zum vollständigen Ausbrand der Rauchgase kann über der Wirbelschicht (Nachbrennzone)
zusätzlich Verbrennungsluft eingeleitet werden, und zwar in Abhängigkeit vom O 2-Gehalt im Rauchgas, das den Wirbelschichtofen verläßt. Die hierbei entstehende Wärme muß gegebenenfalls durch Kühlen der Nachbrennzone abgeführt werden.
Die Vorteile des Verfahrens sind darin zu sehen, daß die Verbrennung in der Wirbelschicht mit einem Verhältnis von tatsächlich zugeführter zu stöchiometrisch notwendiger Verbrennungsluftmenge 1, also auch reduzierend gefahren werden kann. Letzteres hat den Vorteil, daß Brennstoffe mit elementar gebundenem Stickstoff, z.B. Eiweißverbindungen in Klärschlämmen aus biologischen Abwasserreinigungsanlagen, mit wesentlich geringerer NO x -Bildungsrate verbrannt werden können. Auf eine Entstickungsanlage für die Rauchgase kann somit verzichtet werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnung näher erläutert.
Das Anfahren eines Wirbelschichtofens, sowie die Aufrechterhaltung der Wirbelschicht, insbesondere bei wechselnder Brennstoffzufuhr ist allgemein bekannt, so daß hierauf nicht eingegangen werden muß. Für die Aufrechterhaltung der Wirbelschicht im Wirbelschichtofen (1) ist je nach Größe des vorgegebenen Wirbelbettes eine bestimmte Menge Fluidisierungsgas erforderlich. Dieses wird bei (9) mittels Gebläse (6) dem Ofen (1) zugeführt. Die für die Verbrennung erforderliche Luftmenge wird in Abhängigkeit vom CO-Gehalt im Rauchgas, der unmittelbar über der Wirbelschicht gemessen wird, ermittelt. Regler (11) mit CO- Analysenmeßstelle regelt die Luftklappe (2) in der Verbrennungsluftleitung (12). Das Fluidisierungsgas besteht aus Verbrennungsluft und Rauchgas, das durch die Verbrennung anfällt und zurückgeführt wird. Je nach Temperatur im Wirbelschichtofen wird kaltes und/oder heißes Rauchgas zurückgeführt. Kaltes Rauchgas wird über Leitung (16)
zurückgeführt. Der Mengenregler (13) in der Fluidisierungsgasleitung (12 a) regelt über Klappe (3) die Menge des rückzuführenden kalten Rauchgases, dem in Abhängigkeit von der Temperatur im Ofen (1) heißes Rauchgas zugemischt werden kann. Der Temperaturregler (14) regelt über Klappe (4) in der Leitung (15) die Menge des zuzumischenden heißen Rauchgases. Zwischen Gebläse (6) und Mischstelle (17) von Verbrennungsluft und Rauchgas kann ein Temperaturbegrenzer (18) angeordnet sein, der bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur des Fluidisierungsgases die Stellung der Klappe (4) in Leitung (15) begrenzt. Das Rauchgas wird dem Ofen (1) über Leitung (10) entnommen. Bevor das Rauchgas in die Wärmetauscher (Abhitzeverwerter) (20) mit nachgeschaltetem Staubabscheider (21) gelangt, zweigt von Leitung (10) Leitung (15) für Rauchgas ab, das heiß in den Ofen zurückgeführt werden soll. In dieser Leitung kann ebenfalls ein Staubabscheider (22) angeordnet sein.
Brennstoffe, die elementaren Stickstoff enthalten, werden zweckmäßig mit einer geringeren Luftmenge verbrannt als stöchiometrisch notwendig wäre, um die Bildung von NO x zu unterdrücken. Um die Rauchgase vollständig auszubrennen wird in Abhängigkeit eines vorgegebenen Sauerstoffgehaltes im den Ofen verlassenden Rauchgas zusätzlich Verbrennungsluft über Leitung (23) mittels Gebläse (8) oberhalb des Wirbelbettes in den Ofen geleitet. Die bei dieser Nachverbrennung entstehende Wärme kann gegebenenfalls durch Kühlung in an sich bekannter Weise abgeführt werden. Regler (7) mit O 2-Analysenmeßstelle regelt Klappe (5), die in Leitung (23) stromaufwärts vom Gebläse (8) angeordnet ist. (19) deutet die Brennstoffzufuhr an.

Claims (3)

1. Verfahren zum Betreiben von Wirbelschichtöfen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wirbelschicht durch ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Rauchgasen erzeugt, die temperatur- und mengengeregelt aus der Verbrennung zurückgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Verbrennungsluft im Gemisch in Abhängigkeit vom CO-Gehalt im Rauchgas unmittelbar über der Wirbelschicht eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in Abhängigkeit vom O 2-Gehalt im Rauchgas, Verbrennungsluft in die über der Wirbelschicht befindlichen Rauchgase einleitet.
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