DE3716990A1 - Verfahren und vorrichtung zur verbrennung von koernigen festen brennstoffen, insbesondere von karbonisat - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zur Ver­ brennung von körnigen festen Brennstoffen, insbesondere von Karboni­ sat, deren Kornspektrum eine feinkörnige Fraktion und eine gröbere Fraktion aufweist, in einer einheitlichen Feuerung, insbesondere einer Kraftwerkskesselfeuerung. Die Erfindung bezieht sich fernerhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Zur Verbrennung von körnigen festen Brennstoffen sind Kohlenstaub­ feuerungen und Wirbelschichtreaktoren bekannt. Kohlenstaubfeuerungen, die mit üblichen Kohlenstaubbrennern in Form von sogenannten Strom­ staubbrennern ausgerüstet sind, eignen sich zur Verbrennung von Brennstoffen, deren Körnung im Bereich von 100 bis 200 µm liegt. Wirbelschichtreaktoren lassen ein breiteres Kornspektrum zu, jedoch wird das Unterkorn von dem Fluidisierungsgas aus der Wirbelschicht herausgeweht, so daß eine Re-Zirkulation erforderlich ist (vgl. DE-OS 25 39 546).

Besondere Probleme entstehen, wenn es sich darum handelt, Karbonisat, welches bei der Entgasung von Kohle in Entgasungsreaktoren anfällt, als Brennstoff einzusetzen. Ein solches Karbonisat weist ein sehr brei­ tes Kornspektrum auf. Die Kohleentgasung kann so eingerichtet werden, daß es zu einer Trennung der Körner mit einer Körngröße von unter 100 µm von den gröberen Körnern kommt. Die Verbrennung der feineren, durch diesen Schnitt von 100 µm definierten Fraktion bereitet Schwierig­ keiten, weil dieses Karbonisat nur einen sehr geringen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen aufweist. Es sind daher für die Verbrennung dieser feineren Fraktion besondere Verbrennungseinrichtungen erforder­ lich. Ähnlich liegen die Verhältnisse auch bei anderen körnigen festen Brennstoffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, körnige feste Brennstoffe, insbesondere Karbonisat, deren Kornspektrum eine feinkörnigere Fraktion und eine gröbere Fraktion aufweist, in einer einheitlichen Feuerung, insbesondere einer Kraftwerkskesselfeuerung zu verbrennen. Die Lösung dieser Aufgabe ist durch den Anspruch 1 gegeben. Die Ansprüche 2 bis 4 geben bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens an. Es wird auf einfache Weise und funktionssicher in der Vorrichtung durchgeführt, die Gegenstand des Anspruches 5 ist.

Die Erfindung erreicht die Verbrennung der beiden angegebenen Frak­ tionen in einer Feuerung. Die Grobkornfraktion wird in der Wirbel­ schicht, die Feinkornfraktion wird in den Staubbrennern, die im klei­ nen Abstand über der Wirbelschicht angeordnet sind verbrannt, wobei beide Bereiche der Verbrennung unmittelbar thermisch aufeinander so einwirken, daß die Wirbelschicht, die vorzugsweise eine Hochtempe­ ratur-Wirbelschicht ist, auf die Flamme der Feinfraktion stabil wirkt. Das gewährleistet eine bessere Verbrennung der flüchtigen Bestandteile und führt zu einem niedrigen Gehalt von CO in den Verbrennungs­ gasen, weil ein weiterer Flammenraum über der Hochtemperaturschicht vorhanden ist. Gleichzeitig weist die Flamme hier eine niedrigere Temperatur als in der üblichen Kohlenstaubfeuerung auf, was eine niedrige Emission der Stickstoffoxide zur Folge hat. Bei dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren sind in einer Kohlenstaub-Wirbelschichtfeuerung zwei Verbrennungsverfahren so gekoppelt, daß die untere Wirbelschicht­ feuerung für die Grobfraktion thermisch auf die Zone der Staubflamme einwirkt. Der Kohlenstaub-Wirbelschichtfeuerung wird die Verbrennungs­ luft durch die Wirbelschicht sowie durch die Stromstaubbrenner zuge­ führt.

Der Gegenstand der Erfindung wird in einer Zeichnung erläutert, die ein Schema der erfindungsgemäßen Kohlenstaub-Wirbelschichtfeuerung darstellt.

Der Grobkornbrennstoff wird mittels des Aufgebers 4 der Wirbelschicht 2 zugeführt. Der Feinkornbrennstoff wird durch die Stromstaubbrenner 1 in den Raum über der Wirbelschicht eingeführt. Die Staubflamme 3 ist in einem kleinen Abstand von der Wirbelschicht 2 so angeordnet, daß sie stabilisierend auf die Verbrennung des Staubbrennstoffes einwirkt. Die Verbrennungsluft wird durch den Luftverteiler 5 sowie die Luft­ düsen dem Staubbrenner 1 zugeführt.

Claims (5)

1. Verfahren zur Verbrennung von körnigen festen Brennstoffen, ins­ besondere von Karbonisat, deren Kornspektrum eine feinkörnigere Fraktion und eine gröbere Fraktion aufweist, in einer einheitlichen Feuerung, insbesondere in einer Kraftwerkskesselfeuerung, wobei die gröbere Fraktion in einem unteren, als Wirbelschicht­ reaktor betriebenen Verbrennungsbereich der Feuerung und die feinkörnigere Fraktion im oberen, mit Stromstaubbrennern aus­ gerüsteten Verbrennungsbereich der Feuerung verbrannt wird, und wobei die beiden Verbrennungsbereiche thermisch aufeinander ein­ wirken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verbrennung im oberen Ver­ brennungsbereich durch die aus dem unteren Verbrennungsbereich aus­ tretenden Gase sowie durch die aus dem unteren Verbrennungsbereich austretende Strahlung stabilisiert wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Verbren­ nung im unteren Verbrennungsbereich als Hochtemperatur-Wirbelschicht­ verbrennung bei einer Temperatur von etwa 850 °C durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mit einem Karbonisat als Brennstoff gearbeitet wird, welches bei der Entgasung von Kohle in einem Entgasungsreaktor anfällt, und wobei der Schnitt zwischen der gröberen und der feinkörnigeren Fraktion bei etwa 100 µm gewählt wird.

5. Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in einem einheitlichen Apparat, z. B. Kraft­ werkskessel, der untere Bereich als Wirbelschichtreaktor (2), der obere Bereich als mit Stromstaubbrennern (1) ausgerüsteter Reaktor ausge­ führt ist und wobei die Stromstaubbrenner (1) nahe oberhalb der Wirbelschicht angeordnet sind.