DE3841756A1 - Kraftanlage zur verbrennung von brennstoff in einem wirbelbett - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftanlage zur Verbrennung von Brennstoff in einem Wirbelbett gemäß dem Oberbegriff des An­ spruches 1. Bei dem Brennstoff handelt es sich vorzugsweise um Kohle, und das Bettmaterial besteht zumindest teilweise aus einem Schwefelabsorptionsmittel, welches Kalzium, z.B. Kalkstein oder Dolomit, enthält.

Aus dem Europäischen Patent 01 24 842 ist eine PFBC Kraftan­ lage bekannt, in welcher zur Steuerung der Leistung bei zu vermindernder Last heißes Bettmaterial aus dem Bettgefäß in einen Speicherbehälter übergeführt wird und bei einer an­ schließenden Leistungserhöhung dem Bettgefäß wieder zuge­ führt wird. Die Buchstaben PFBC sind die Anfangsbuchstaben des englischen Begriffes "Pressurized Fluidized Bed Combu­ stion". In der SE-A-84 03 162 wird eine PFBC-Kraftanlage mit einem Speicherbehälter für heißes Bettmaterial beschrieben, welches zur Zündung der Brennkammer verwendet wird. In einem solchen Speicherbehälter können sich Schlackeklumpen solcher Größe bilden, daß eine Verstopfung der Rückleitung auftreten kann, so daß eine Rückführung von Bettmaterial in die Brenn­ kammer unmöglich wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftanlage zur Verbrennung von Brennstoff in einem Wirbelbett der ein­ gangs genannten Art zu entwickeln, bei der das oben genannte Verstopfungsproblem bei der Rückführung von Bettmaterial aus dem Speicherbehälter beseitigt ist.

Durch die Erfindung wird eine Blockierung der Rückleitung durch die Bildung eines Pfropfens in der Austrittsöffnung oder durch Formung einer Brücke über der Austrittsöffnung verhindert. Die Siebvorrichtung hat zweckmäßigerweise die Form eines in den Speicherbehälter hineinragenden Rohres, welches mit einer großen Anzahl von Löchern versehen ist. Form und Durchmesser der Löcher ist so gewählt, daß Schlac­ keklumpen, die eine Verstopfung der Abführleitung verursa­ chen könnten, daran gehindert werden, die Austrittsöffnung des Speicherbehälters zu erreichen. Die Öffnungen in der Siebvorrichtung haben zweckmäßigerweise einen kleineren Querschnitt als die Austrittsöffnung, vorzugsweise einen be­ deutend kleineren Querschnitt, als das Austrittsrohr.

Die Erfindung kann sowohl bei Kraftanlage, die bei atmosphä­ rischem Druck arbeiten als auch bei solchen Anlagen verwen­ det werden, die bei Drücken arbeiten, die beträchtlich über dem atmosphärischen Druck liegen. Die Erfindung ist in er­ ster Linie für PFBC-Kraftanlage bestimmt, bei denen die Brennkammer in einem Druckgefäß eingeschlossen ist, und bei denen die Verbrennungsgase zum Antrieb einer Gasturbine ver­ wendet werden.

Die Erfindung soll nunmehr anhand des in der Figur gezeigten Ausführungsbeispieles einer PFBC-Kraftanlage näher erläutert werden.

In der Figur bezeichnet 10 ein Druckgefäß und 12 eine in dem Druckgefäß 10 untergebrachte Brennkammer, deren Boden 14 mit Luftdüsen 16 versehen ist. Die Brennkammer 12 ist von kom­ primierter Luft in dem Raum 18 umgeben, der zwischen der In­ nenwand des Druckgefäßes 10 und der Brennkammer 12 gebildet wird. Die Luft wird von einem nicht dargestellten Kompressor geliefert. Aus dem Raum 18 wird Luft über die Düsen 16 in die Brennkammer 12 eingespeist, wobei ein Bett 20 aus parti­ kelförmigem Material fluidisiert wird, welches Schwefelab­ sorptionsmittel enthält, und Brennstoff verbrennt, welcher dem Bett 20 über eine Leitung 22 zugeführt wird. Die Ver­ brennungsgase werden in dem Freiraum 24 gesammelt und über eine Leitung 26 einer nicht dargestellten Gasturbine zuge­ führt, welche den obengenannten Kompressor antreibt.

Die Brennkammer 12 enthält Rohre 28, welche das Bett 20 küh­ len und in denen Dampf erzeugt wird, der eine nicht darge­ stellte Dampfturbine treibt. Die Höhe des Bettes 20 variiert mit der Last. Bei Teillast wird die Betthöhe abgesenkt, so daß einige Rohre oberhalb der Bettoberfläche 30 liegen. Bei Zurücknahme der Last und Verkleinerung der Betthöhe wird Bettmaterial über eine Leitung 34 in einen Speicherbehälter 32 übergeführt. Der Behälter 32 ist mit dem unteren Teil der Brennkammer 12 über eine Rückleitung 36 verbunden, die mit einem sog. L-Ventil 38 ausgerüstet ist. Der Behälter 32, die Leitung 36 und das Ventil 38 sind mit einem wärmeisolieren­ den Material 40 umgeben, wodurch erreicht wird, daß das Bettmaterial 42 seine Temperatur während der Speicherung beibehält. Der Behälter 32 ist über eine Leitung 44 an ein Ventil 46 mit einer Betätigungsvorrichtung 48 angeschlossen. Das Ventil 46 ist außerhalb des Druckgefäßes 10 angeordnet. Auf der Abströmseite des Ventils 46 kann eine Drosselvor­ richtung 50 vorgesehen sein zur Bestimmung des Flusses bei geöffnetem Ventil 46. Das L-Ventil 38 ist über eine Leitung 52 und ein Ventil 54 mit einer Betätigungsvorrichtung 56 an den Raum 18 im Druckgefäß 10 angeschlossen. Das Austritts­ rohr 36 ist an ein mit Öffnungen 60 versehenes Siebrohr 58 angeschlossen. Das Siebrohr 58 kann zweckmäßigerweise einen etwas kleineren Durchmesser haben als die Rückleitung 36. Der Behälter 32 hat eine Tür 62. Das Bettmaterial 42 kann Schlackeklumpen 64 enthalten.

Die Absenkung der Oberfläche 30 des Bettes bei einer Last­ verminderung wird durch Öffnung des Ventils 46 herbeige­ führt, so daß Gas aus dem Raum 66 im Behälter 32 in die At­ mosphäre entweicht und der Druck abgesenkt wird. Durch diese Drucksenkung im Raum 66 wird eine Druckdifferenz zwischen dem Raum 66 und der Brennkammer 12 erzeugt, so daß Gas und Bettmaterial aus der Brennkammer 12 über die Leitung 34 in den Behälter 32 strömen. Die Anhebung des Bettniveaus 30 bei einer Laststeigerung wird durch Öffnung des Ventils 54 herbeigeführt. Die Luft im Raum 18, die einen höheren Druck als das Gas an der Öffnung des L-Ventils 38 hat, aktiviert das L-Ventil 38. Hierdurch wird Material aus dem Behälter 32 in das Bett zurückgeführt. Das Siebrohr 60 verhindert, daß die Schlackeklumpen die Austrittsöffnung des Containers 32 blockieren oder die Rückleitung 36 verstopfen. Wenn der Be­ hälter 32 vollständig entleert ist, sammeln sich die Schlackeklumpen 64 in seinem unteren Teil. Bei einer Wartung der Anlage werden die Schlackeklumpen 64 durch die Tür 62 entfernt.

Claims (2)

1. Kraftanlage zur Verbrennung von Brennstoff in einem Wir­ belbett in einer Brennkammer (12), in der fluidisierbares partikelförmiges Material vorhanden ist, und mit einem Speicherbehälter (32) zur Aufnahme von Bettmaterial aus der Brennkammer (12) und zur Einspeisung von Bettmaterial in die Brennkammer (12) bei Änderungen des Belastungszustandes dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherbehälter (32) eine Siebvorrichtung oder eine Rost­ vorrichtung (58) enthält, welche geeignet ist, in dem Bett­ material (42) vorhandene Schlackeklumpen (64) am Eindringen in die Leitung (36) für die Rückführung von Bettmaterial (42) aus dem Speicherbehälter (32) in die Brennkammer (12) zu verhindern.

2. Kraftanlage nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Sieb aus einem perforierten Rohr (58) besteht, welches in den Speicherbehälter (32) hineinragt und mit der Rückleitung (36) des Speicherbehäl­ ters verbunden ist.