DE69218787T2

DE69218787T2 - Verfahren zur Verbeseerung der Energieausnutzung beim Trocknen des zum Befeuern eines Fließbettboilers verwendeten Brennstoffes

Info

Publication number: DE69218787T2
Application number: DE69218787T
Authority: DE
Inventors: Markku Raiko
Original assignee: Imatran Voima Oy
Current assignee: Valmet Power Oy
Priority date: 1991-11-27
Filing date: 1992-11-18
Publication date: 1997-07-24
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: EP0613542A1; LV10338B; WO1993011388A1; DE69218787D1; CA2124451A1; FI915577A; LTIP190A; JPH07501610A; ES2099434T3; RU2102661C1; SK62494A3; CN1051144C; ATE151160T1; HUT68060A; AU4029093A; CZ128294A3; LV10338A; HU9401404D0; EE03317B1; EP0613542B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen des zum Befeuern eines Fließbettboilers verwendeten Brennstoffes.
In Kraftwerken, die mit pulverisiertem Brennstoff befeuert werden, wird der naße Brennstoff im allgemeinen vor Einbringen in den Ofen des Boilers mittels Schornsteinabgasen getrocknet. Das Trocknen des Brennstoffes ist erforderlich, da die Brenner von gepulvertem Brennstoff für eine beständige Verbrennung trockenen Brennstoff benötigen. In Fließbettboilern muß der Brennstoff für eine effiziente Verbrennung nicht trocken sein, sondern das Trocknen und die Verbrennung kann vielmehr in dem Fließbett selbst ablaufen, dessen Wärmegehalt relativ hoch ist.
Beim Trocknen mit Schornsteinabgasen vermischen sich die Schornsteinabluft und der in dem Trocknungsprozeß erzeugte Dampf miteinander. Die Wärmerückgewinnung aus dem gasförmigen Gemisch der Schornsteinabluft und des Dampfes, das aus dem Trocknungsprozeß hervorgeht, ist im allgemeinen ökonomisch nicht durchführbar, da die Kondensationswärme bei ausreichend hoher Temperatur nicht wiedergewonnen werden kann, und die sauren Komponenten (NOX und SOX) der Schornsteinabluft bewirken darüber hinaus eine starke Korrosion der Oberflächen des Wärmeaustauschers bei Temperaturen unterhalb des Taupunktes von Wasser.
Der Brennstoff kann zum Befeuern mit pulverisiertem Brennstoff zudem mit unterschiedlichen, mit Dampf erhitzten Trockenvorrichtungen getrocknet werden, bei denen die Wärme zum Trocknen aus Dampf erhalten wird, der in die Trockenvorrichtung eingebracht wird. Der Dampf wird auf in der Trockenvorrichtung angebrachten Wärmeübertragungsoberflächen kondensiert. Im allgemeinen wird Dampf mit geringem Druck bei einer Temperatur verwendet, die so tief wie möglich liegt, und der aus dem Brennstoff freigesetzte Dampf wird nicht notwendigerweise wiedergewonnen.
Eine im Stand der Technik bekannte, vorteilhafte, mit Dampf erhitzte Trockenvorrichtung ist eine mit Dampf erhitzte Fließbett-Trockenvorrichtung, bei der zuerst der Druck des aus der Trockenvorrichtung austretenden Dampfes mittels eines Kompressors erhöht wird und der komprimierte Dampf dann an die den Dampfkondensierenden Oberflächen der Trockenvorrichtung gebracht wird, wobei die Kondensationswärme von dem austretenden Dampf wiedergewonnen werden kann. Die Nachteile einer derartigen Trockenvorrichtung sind ihre hohen Investitionskosten und der relativ hohe innere Stromverbrauch des Kompressors.
Die DE-OS-3,726,643 offenbart eine Vorrichtung, deren Verwendung auf zirkulierende Fließbettboiler beschränkt ist, bei der der gesamte Strom der zirkulierenden Beufeststoffe in die Trockenvorrichtung vom Mischtyp umgeleitet wird. Typisch für im Handel erhältliche Zirkülations-Fließbettboiler verwendet auch dieses System als Trockenvorrichtung eine Wärmeaustauscher-Konstruktion mit kühlenden Oberflächen. In der in der DE-OS beschriebenen Ausführungsform wirkt der rezirkulierte Dampf als Wirbelgas.
Die Trockenvorrichtung ist mit Wärmeaustausch-Oberflächen versehen, da die Menge an rezirkülierten Bettfeststoffen nicht so gesteuert werden kann, daß sie den erforderlichen Trocknungseffekt ausgleicht. Infolgedessen erfolgt eine Abkühlung der rezirkülierten Bettfeststoffe in drei Stufen: Trocknen des Brennstoffes, Übererhitzen von rezirkuliertem Dampf und Wärmeübertragung auf in dem Trocknerbett angeordneten Kühlröhren.
Das vorstehend beschriebene System weist weiter den Nachteil einer komplizierten Trocknerkonstruktion und Verfahrensanordnung auf, welche hohe Investitionskosten verursachen. Weiterhin muß die Bettemperatur der Trockenvorrichtung in einer derartigen Ausführungsform zum wirksamen Wärmetransfer klar höher sein (um 100 - 300ºC) als die Phasenübergangstemperatur, die zur Verdampfung von Wasser in Dampf erforderlich ist, wobei eine Vergasung des Brennstoffes und Teerbildung den technischen Einsatz der Vorrichtung behindern.
Die US-4,690,076 offenbart ein Verfahren zum Trocknen des zum Befeuern eines Fließbettofens verwendeten Brennstoffes. Vorgemischte Kohle und Kalkstein werden zum Trocknen der Kohle in eine Trockner-/Mischvorrichtung überführt und darin mit aus dem Fließbettofen entnommenen, teilchenförmigen Material in Kontakt gebracht. Die Temperatur des Gemisches aus getrockneter Kohle, Kalkstein und abgekühltem, teilchenförmigem Material wird überwacht und durch Regulieren der Zuführinenge an heißem, teilchenförmigem Material in die Trockenvorrichtung gesteuert. Das System wird derart betrieben, daß die beim Trocknen der Kohle von dieser entfernte Feuchtigkeit mit dem in dem heißen, teilchenförmigen Material enthaltenen Kalk unter Hydratisierung des Kalkes reagiert.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Verbesserung der Energieausnutzung beim Trocknen des zum Befeuern eines Fließbettboilers verwendeten Brennstoffes bereitgestellt, bei dem heiße Bettfeststoffe aus dem Ofen des Fließbettboilers von dem Bojierofen in eine Trockenvorrichtung rezirküliert werden, die sich in der Brennstoff-Beschicknngsleitung befindet, wobei der Brennstoff in der Trockenvorrichtung mit den Bettfeststoffen vermischt und der Brennstoff getrocknet wird, wobei Dampf aus dem Brennstoff freigesetzt wird, und die Mischung aus getrocknetem Brennstoff und Bettfeststoffen in den Fließbettboiler überführt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Rezirknlierungsgeschwindigkeit der Bettfeststoffe derart gesteuert wird, daß die Temperatur der Bettfeststoff/Brennstoff-Mischung in der Trockenvorrichtung über der Sättigungstemperatur des Dampfes gehalten wird, jedoch unter der Pyrolysetemperatur des Brennstoffes, wobei der in dem Trocknungsprozeß hergestellte, nahezu reine Dampf aus der Trockenvorrichtung zweckmäßigen Anwendungen zugeführt wird.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Trocknen des zum Befeuern eines Fließbettboilers verwendeten Brennstoffes bereitgestellt, welche einen Fließbettboiler, eine Brennstoff-Trockenvorrichtung, eine Düse zur Rezirkülation von Bettfeststoffen aus dem Boiler in die Trockenvorrichtung, eine Düse zur Beschickung der Mischung aus Brennstoff und Bettfeststoffen aus der Trockenvorrichtung in den Boiler enthält, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Vorrichtung weiter in der Rezirknlationsdüse und/oder in der Beschicknngsdüse ein Steuerungselement enthält, um die Menge rezirkulierter, in die Trockenvorrichtung gelangender Bettfeststoffe auf Grundlage der Temperatur der Feststoff/Brennstoff- Mischung zu regulieren, eine Düse, um den in dem Trocknungsverfahren hergestellten Dampf zweckmäßigen Anwendungen zuzuführen, und daß in der Trockenvorrichtung keine separaten Wärmeleitungs-Oberflächen vorhanden sind.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Fließbett-Technologie zum Betrieb der Trockenvorrichtung beschränkt. Vorzugsweise werden die Bettfeststoffe in die Trockenvorrichtung kontrolliert nur in einer solchen Menge eingebracht, wie erforderlich ist, um die Trocknertemperatur auf dem gewünschten Wert zu halten.
Wird eine Fließbett-Trockenvorrichtung erfindungsgemäß betrieben, dann wird der in dem Trocknungsverfahren erzeugte Dampf nicht zum Kühlen des Bettes verwendet, wie dies bei der Ausführungsform gemäß der vorstehend aufgeführten DE-OS der Fall ist, sondern vielmehr lediglich dazu, das Bett in einem aufgewirbelten Zustand zu halten.
Da der Wärmeinput durch die rezirkulierenden Bettfeststoffe in dem erfindungsgemäßen Trocknungsverfahren auf der Grundlage der erforderlichen Trocknungskapazität gesteuert wird, wird eine Vereinfachung der Trockner-Konstruktion erhalten, da alle Wärmeaustausch-Oberflächen von der Trockenvorrichtung weggelassen werden. Anders gesagt, das in einer Trockenvorrichtung gewöhnlich erforderliche Wärmeaustausch- Vermögen wird durch ein Steuerungsschema ersetzt, das die Einbringung von Warme in die Trockenvorrichtung reguliert. Diesbezüglich ist die Erfindung nicht generell auf Trocknen mit Dampf als solchem konzentriert, welche bereits in mehreren im Handel erhältlichen Anwendungen realisiert ist, sondern vielmehr auf das Erreichen einer besonders vorteilhaften Trockner-Konstruktion.
Wie vorstehend erwähnt ist bei einem Fließbettboiler das Trocknen der zum Befeuern verwendeten Brennstoffe nicht aus Gründen, die mit der Verbrennung des Brennstoffes einhergehen, erforderlich. Eine Trockenvorrichtung kann jedoch auch bei der Erzeugung von Energie einen ökonomischen Nutzen ergeben, wenn der Abgas-Dampf aus dem Trocknungsprozeß kondensiert werden kann. Ein zusätzlicher Vorteil wird dadurch erreicht, daß das Volumen von Schornsteingasen, die erneut in den Ofen gelangen, durch die Menge an kondensiertem Abgas-Dampf verringert wird. Dadurch kann ein kleinerer Boiler eingesetzt und die Boiler-Investitionskosten verringert werden.
Erfindungsgemäß wird das Trocknen des Brennstoffes vor Einbringen des Brennstoffes in den Boiler in einer Trockenvorrichtung durchgeführt, die in die Brennstoff- Beschickungsleitung eingepaßt ist, wobei die heißen Bettfeststoffe des Fließbettes dazu verwendet werden, Wärme in den Trocknungsprozeß einzubringen. Die Bettfeststoffe werden in die in die Beschickungsleitung eingepaßte Trockenvorrichtung nur in einer solchen Menge rezirkuliert, wie zur Abgleichung des Wärmegehaltes der rezirkulierten Bettstoffe mit dem Energiebedarf zum Trocknen des Brennstoffes erforderlich ist. Die Rezirknlationsgeschwindigkeit kann durch ein Rückkoppelungssignal von der Temperatur der Bettfeststoffe/Brennstoff-Mischung gesteuert werden. Die Steuerungsanordnung kann zudem andere Meßsignale verwenden, die sich auf die Temperatur der Mischung beziehen, wie den CO- oder den Feuchtigkeitsgehalt der Mischung. Das Kontrollschema wird im Grunde durch Steuern der Beschickungsmenge an rezirkulierten Bettfeststoffen in die Trockenvorrichtung realisiert.
Die heißen Bettfeststoffe werden mit dem naßen Brennstoff vermischt, so daß die in dem Brennstoff enthaltene Feuchtigkeit bei der Trocknungstemperatur verdampft. Die Temperatur der Bettfeststoffe/Brennstoff-Mischung wird in einem Bereich gehalten, bei dem das enthaltene Wasser aus dem Brennstoff verdampft wird, während die Pyrolyse des Brennstoffes vermieden wird. Die Trocknungstemperatur ist dann von dem in dem Trocknungsverfahren vorherrschenden Druck und dem zu trocknenden Brennstoff abhängig. Bei Atmosphärendruck beträgt die Trocknungstemperatur gewöhnlich etwa 110ºC. Ein übermäßiges Erhitzen der Mischung wird vorzugsweise dadurch vermieden, indem die Beschicknngsgeschwindigkeit der Bettfeststoffe in die Trockenvorrichtung reguliert und indem ein wirksames Vermischen der Bettfeststoffe mit dem naßen Brennstoff in der Trockenvorrichtung sichergestellt wird. Die Mischung kann über herkömmliche Brennstoff-Beschicknngsdüsen in den Ofen des Fließbettboilers eingebracht werden.
Dadurch, daß zum Einbringen von Wärme in dem Trocknungsprozeß die inerten Fließbett-Feststoffe verwendet werden, wird der sogenannte Abgas-Dampf aus dem Trocknungsprozeß zur Wiedergewinnung als ein nahezu reiner Dampf erhalten, dessen Kondensationstemperatur sehr nahe der Trocknungstemperatur liegt.
Die Art und Weise des Einbringens von Wärme in das Trocknungsverfahren führt zu einer besonders vorteilhaften Trockenvorrichtung, da der Wärmeinput in die Trockenvorrichtung durch das Vermischen der Bettfeststoffe mit dem Brennstoff in der Trockenvorrichtung in einer effizienten Art und Weise von statten geht. Darüber hinaus erwärmen sich die abgekühlten Bettfeststoffe in der Trockenvorrichtung schnell, wenn sie in das heiße Fließbett des Ofens rückgeführt und in das Bett eingemischt werden.
Im Prinzip kann die Trockenvorrichtung als jede geschlossene, gasdichte Mischvorrich tung konstruiert sein, bei der heiße Bettfeststoffe und der naße Brennstoff effektiv miteinander vermischt werden können. Eine denkbare Alternative ist eine Fließbett- Trockenvorrichtung, die mittels rezirküliertem Abgas-Dampf aufgewirbelt wird. In diesem Fall garantiert das wirksame, innere Wärmeübertragungsvermögen des Fließbettes der Trockenvorrichtung ein homogenes Temperaturprofil der Trockenvorrichtung, wobei der konstante Wärmegehalt des Fließbettes ein Überhitzen des Brennstoffes während zeitweiser Beschickungsstörungen in dem Trocknungsverfahren verhindert.
Eine erfindungsgemäße Trockenvorrichtung kann an einen Fließbettboiler vom Blasentyp und an einen zirkulierenden Fließbettboiler angepaßt werden. Bei Anwendungen in einem zirkulierenden Fließbettboiler wird ein Teil der zirkulierenden Feststoffe in die Trockenvorrichtung umgeleitet, wovon die Mischung an getrocknetem Brennstoff und den gekühlten, zirkulierenden Feststoffen über beispielsweise die Rückführungsdüse der zirkulierenden Feststoffe in den Boilerofen rückgeführt werden.
Die erfindungsgemäße Trockenvorrichtung erhält die Wärme für den Trocknungsprozeß aus dem Ofen, so daß aufgrund der neuen Trockneranordnung keine größeren Veränderungen der Abmessungen des Fließbettboilers erforderlich sind. Die Abmessung des Boilers wird jedoch dahingehend beeinflußt, daß das Volumen der Schomsteingase verringert wird, da sich der in dem Trocknungsprozeß erzeugte Abgas-Dampf nicht mehr in den Schomsteingasen befindet. Wird die Brennstoff-Trockenvorrichtung an einen neuen Fließbettboiler angepaßt, dann können der Konvektionsbereich des Boilers sowie die Größen des Schabers für elektrostatische Schornsteingase verringert werden.
Das erfindungsgemaße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung liefern mehrere Vorteile. Das verwendete Trocknungsverfahren erleichtert die Realisierung eines Trocknungssystems, das eine besonders vorteilhafte Konstruktion und geringe Kosten beinhaltet. Die Kosten des neuen Trocknungssystems können im Vergleich mit bestehenden Alternativen bis zu etwa 10 - 20 % verbleiben.
Das erfindungsgemäße Trocknungssystem kann zur Erzeugung von Abgas-Dampf eingesetzt werden, der in einem Energieerzeugungsverfahren verwendet wird. In einem Fließbettboiler-Feuer mit einem Torf-Brennstoff mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 50 % kann der Abgas-Dampf aus der Trockenvorrichtung bei beispielsweise 1 bar Druck zur Verwendung in dem Turbinenkreislauf eines Kraftwerk-Anlagenverfahrens erzeugt werden. Die Abgas-Dampfenergle kann als Fernwärme, als Verfahrensdampf oder zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden. Bei der Erzeugung von Fernwärme-Energie oder Verfahrensdampf beträgt der Anstieg des Netto-Wärmeoutputs annähernd 13,3 %, bezogen auf die Brennstoffwärme-Input-Leistung in den Boiler und bei der Erzeugung elektrischer Energie annähernd 1,7 %, bezogen auf die Brennstoffwärme-Input-Leistung.
Wie vorstehend ausgeführt kann die Boilergröße verringert werden, da sich kein in dem Trocknungsverfahren des Brennstoffes erzeugter Abgas-Dampf in den Schornsteingasen, die aus dem Boiler entlassen werden, befindet. Für das vorstehend ausgeführte Beispiel beträgt die Größenverringerung des Boilers ca. 15 - 20%.
Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher unter Bezugnahlne auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen:
Fig. 1 schematisch das erfindungsgemäße Trocknungsverfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung erläutert; und
Fig. 2 eine Ausführungsform erläutert, bei der der Boiler ein zirkulierender Fließbettboiler ist und die Trockenvorrichtung eine Fließbett-Trockenvorrichtung mit einer Konstruktion ist, die zur Rezirkulation eines Teils des in dem Trocknungsverfahren erzeugten Dampfes zurück in die Trocknungsvorrichtung ausgelegt ist, um das Trockenvorrichtungs-Bett aufzuwirbeln.
In dem in Fig. 1 erläuterten Verfahren wird naßer Brennstoff, wie beispielsweise Torf durch das erfindungsgemaße Verfahren in einer einfachen Mischbett- Trockenvorrichtung getrocknet und der in dem Trocknungsverfahren erzeugte, nahezu reine Dampf wird zur Energieerzeugung verwendet. Das Trocknungsverfahren in der beispielhaft erläuterten Anwendung wird bei Atmosphärendruck betrieben. Die Vorrichtung enthält einen Fließbettboiler 1 mit einem Ofen 2, ein Lufteinlaß- Verteilerrohr 4 und einen Luftverteilungsrost 5, sowie einen Schornstein 3, eine Trockenvorrichtung 11, eine Brennstoff-Beschicknngsleitung 7 und eine Einlaßleitung 6 für aufwirbelnde Luft des Fließbettboilers. Darüber hinaus enthält die Vorrichtung eine Beschicknngsdüse 8 für die rezirkulierten Fließbett-Feststoffe, eine Rückführdüse 10 für die Fließbett-Feststoffe/Brennstoff-Mischung, eine Sammelleitung 9 für den beim Trocknen des Brennstoffes freigesetzten Abgas-Dampf und einen Kondensator 13, Kontrollelemente 15 und 16 zum Regulieren des Stromes an Brennstoff und Bettfeststoffen, und ein Brennstoff-Beschicknngssteuerungselement 17. Torf mit hohem Feuchtigkeitsgehalt wird entlang der Brennstoff-Beschicknngsleitung 7 in die Trockenvorrichtung 11 eingebracht. Die heißen, inerten Bettfeststoffe, die in diesem Fall Sand enthalten, werden aus dem Fließbettboiler 1 bei 400 - 1000 ºC, vorzugsweise bei 800 - 900 ºC über eine Einlaßdüse 8 in die Trockenvorrichtung rezirkuliert. Die Menge an eintretenden, rezirkulierten Feststoffen wird mittels des Steuerungselementes 16 reguliert, so daß der Wärmegehalt, der durch die über die Trockenvorrichtung 11 rezirkulierten Bettfeststoffe eingebracht wurde, der Energiemenge entspricht, die in dem Trocknungsverfahren verbraucht wird. Der Bedarf an Trocknungsenergie und die Steuerung werden nachstehend ausführlicher beschrieben.
In der Trockenvorrichtung 11 werden die Fließbett-Feststoffe mit dem Brennstoff mechanisch vermischt. Die Wärmeübertragung erfolgt wirksam, da die Bettfeststoffe mit dem Brennstoff in direkten Kontakt treten.
Beim Vermischen der Bettfeststoffe wird der Brennstoff getrocknet und Dampf wird erzeugt. Da außer dem Brennstoff nur Feststoffe aus dem Boilerbett in die Trockenvorrichtung gelangen, ist der in dem Trocknungsverfahren erzeugte Abgas-Dampf nahezu rein, und enthält gewöhnlich etwa 2 - 5 % Inertgase. Der Abgas-Dampf kann daher einfach kondensiert und dessen Kondensationswärme gewonnen werden.
Der Abgas-Dampf wird aus der Trockenvorrichtung 11 entlang der Leitung 9 zur weiteren Verwendung geleitet, in diesem Beispiel zu dem Kondensator 13, wo dessen Kondensationswärme gewonnen wird. Aufgrund des geringen Gehaltes an Inertgasen liegt die Kondensationstemperatur des Dampfes sehr nahe an der in dem Trocknungsverfahren verwendeten Temperatur. Die Kondensationswärme kann vorteilhaft für Femwärme oder in einem Kraftwerks-Verfahren als Verfahrensdampf und/oder zur Erzeugung elektrischer Energie beim beispielsweise Vorerhitzen von Beschickungswasser, Vorerhitzen von Verbrennungsluft oder in Wärmeaustauschern von Fernwärmeleitungen verwendet werden.
Die Mischung des getrockneten Brennstoffes und der Bettfeststoffe wird aus der Trockenvorrichtung 11 über die Düse 10 in den Boilerofen 2 gebracht, wo sich die in der Trockenvorrichtung abgekühlten Bettfeststoffe beim Mischen in das heiße Fließbett des Ofens schnell erwärmen.
Die Rezirknlierungsgeschwindigkeit der Bettfeststoffe wird erfmdungsgemäß dergestalt gesteuert, daß der Wärmegehalt der rezirkulierten Feststoffe dem Wärme-Input-Bedarf des Trocknungsverfahrens in der Trockenvorrichtung 11 entspricht. In dem hier erläuterten Beispiel wird die Rezirkulierungsgeschwindigkeit mittels des Steuerungselementes 16 reguliert, das gewöhnlich eine Öffnung oder eine sogenannte Überdruck- Beschickungsvorrichtung ist. Das Riickkoppelungssignal zur Regulierung des Steuerungselementes wird von der Temperatur der Bettfeststoffe/Brennstoff-Mischung in der Trockenvorrichtung 11 genommen, wobei ein zweckmäßig eingestellter Temperaturwert je nach dem inneren Druck der Trockenvorrichtung und der Qualität des zu trocknenden Brennstoffes eingestellt wird. Bei einem Trocknungsverfahren für Torf-Brennstoff bei Atmosphärendruck liegt der eingestellte Temperaturwert gewöhnlich bei ca. 110ºC. Die Temperatur der Trockenvorrichtung 11 wird mittels eines Thermometers überwacht. Neben der Temperatur kann jede andere, mit der Temperatur in Beziehung stehende Prozeßvariable gemessen werden, um ein Rück koppelungssignäl zu erhalten. Gemäß diesem Schema regelt das Steuerungselement 16, das nur so viele heiße Bettfeststoffe in die Trockenvorrichtung 11 gelangen, wie erforderlich ist, um mit Hilfe der mittels der hineingelangenden Feststoffen eingebrachten Wärme die Temperatur der Trockenvorrichtung bei dem gewünschten Wert zu halten. Steigt die innere Temperatur an, dann beschränkt das Steuerungselement 16 den Strom der Feststoffe in die Trockenvorrichtung und die Temperatur wird somit konstant gehalten. Dementsprechend wird die Rezirkulations geschwindigkeit der Bettfeststoffe erhöht, wenn ein Temperaturabfall auftritt. Die innere Temperatur der Trockenvorrichtung 11 muß etwas höher sein, als die Sättigungstemperatur des Abgas-Dampfes, der bei dem in der Trockenvorrichtung vorherrschenden Druck aus dem Brennstoff verdampft, andererseits jedoch nicht so hoch, daß die Pyrolyse des Brennstoffes einsetzt. Diese Grenzbedingungen sind somit jene, die den erlaubten Temperatur-Betriebsbereich für die Trockenvorrichtung 11 begrenzen, d.h. für die Bettfeststoffe/Brennstoff-Mischung.
In dieser beispielhaft ausgeführten Ausführungsform wird die Temperatur mittels eines in der Trockenvorrichtung 11 angeordneten Thermometers überwacht. Alternativ kann die Temperatur der Mischung bei der Düse 10 oder die Temperatur des Dampfes bei der Düse 9 gemessen werden, da diese beiden Temperaturen im wesentlichen gleich sind.
Die in diesem Beispiel erläuterte Trockenvorrichtung 11 ist eine einfache und kostengünstige Misch-Vorrichtung, die keine separaten Wärmeaustausch-Oberflächen benötigt. Die Regulierung des Wärmegehaltes, der zusammen mit den eingeführten Bettfeststoffen eingebracht wird, verhindert ein Überhitzen der Trockenvorrichtung 11, wobei die Temperatur in der Trockenvorrichtung in der beispielhaft aufgeführten Ausführungsform innerhalb etwa 100 - 150ºC oder einfach, etwa 0 - 50ºC über der Sättigungstemperatur des freigesetzten Abgas-Dampfes gehalten wird.
Das Trocknungsverfahren kann zudem unter Druck durchgeführt werden, wobei der :Fließbettboiler und die Trockenvorrichtung bei gleichem Druck betrieben werden oder wobei sogar der Druck in der Trockenvorrichtung bezüglich des Boilers höher liegt. Wird die Trockenvorrichtung bei einem höheren Druck als der Boiler betrieben, dann werden beide Kontrollelemente 15 und 16 dazu verwendet, zwischen dem Boiler und der Trockenvorrichtung druckdichte Durchgänge bereitzustellen. In diesem Fall müssen die Kontrollelemente vom sogenannten Überdruck-Beschicl:ungsvorrichtungs-Typ sein oder alternativ unter Druck stehende Beschicknngsöfffiungen sein. Die Innentemperatur der Trockenvorrichtung liegt etwa 0 - 50 ºC über der Sättigungstemperatur des Abgas- Dampfes, der bei dem Betriebsdruck aus dem Brennstoff in der Trockenvorrichtung freigesetzt wird.
In der in Fig. 1 erläuterten alternativen Ausführungsform ist das Steuerungselement 16 nicht vorhanden und die Trockenvorrichtung ist bezüglich des Boilers in einer tieferen Ebene angeordnet. Die über die Düse 8 rezirkulierte Menge an Bettfeststoffen wird mittels des Steuerungselementes 15 reguliert, wobei die Temperatur der Bettfeststoffe/Brennstoff-Mischung, die sich entlang der Leitung 10 bewegt, als Rückkoppelungssignal verwendet wird, das mit dem Massengeschwindigkeits-Ausgleich der Trockenvorrichtung korrigiert wird. Das Steuerungselement 15 ist gewöhnlich eine unter Druck stehende Öffnungs-Beschicknngsvorrichtung oder ein Beschickungsschnecke, deren Rotationsgeschwindigkeit auf der Grundlage der Temperatur der Bettfeststoffe/Brennstoff-Mischung reguliert wird, die durch die Schnecke befördert wird. Die Mischungstemperatur wird daher zweckinäßigerweise an dieser Stelle überwacht. Da der Massestrom der aus der Trockenvorrichtung austretenden Mischung die in der Trockenvorrichtung enthaltene Menge der Mischung verringert, können über die Düse 8 mehr heiße Feststoffe in die Trockenvorrichtung gelangen, soweit die Trockenvorrichtung dies zuläßt. Ist die Trockenvorrichtung voll, dann nimint der Einstrom der Bettfeststoffe ab. Einfach ausgedrückt, wenn die Temperatur der sich entlang der Leitung 10 fortbewegenden Mischung übermäßig ansteigt, dann wird mittels des Steuerungselementes 15 der Massestrom entlang der Leitung 10 verringert, wobei sich die Trockenvorrichtung gleichzeitig anfüllt, wobei der Einstrom der heißen Bettfeststoffe in die Trockenvorrichtung über die Leitung 8 abrnmint. Auf diese Art und Weise wird die Rezirkulation der Bettfeststoffe über das Kontrollelement 15 reguliert, dessen Betrieb auf der Grundlage der Temperatur der sich entlang der Leitung 10 fortbewegenden Mischung gesteuert wird.
Fig. 2 erläutert eine Ausführungsform, bei der der Boiler 1 ein zirkulierender Fließbettboiler ist, und die Trockenvorrichtung 11 eine Fließbett-Trockenvorrichtung ist. Ein Teil des in dem Trocknungsprozeß freigesetzten Abgas-Dampfes wird rezirkuliert und zur Aufwirbelung des Trocknerbettes verwendet. Wie in dem ersten Beispiel, vorstehend, erläutert, wird eine zum Trocknen des Brennstoffes erforderliche Menge heißer Bettfeststoffe aus dem Boiler 1 über das Steuerelement 16 entlang der Leitung 8 in die Trockenvorrichtung rezirkuliert. Der über die Leitung 7 in die Trockenvorrichtung gelangende Brennstoff wird in der Trockenvorrichtung mit den Bettfeststoffen vermischt.
Die Wärmeübertragung zwischen den Brennstoffteilchen und den Bettfeststoffen in dem Wirbelbett der Trockenvorrichtung 11 geht wirksam vonstatten und die Bett-Temperatur bleibt nahe der Phasenübergangs-Temperatur des verdampfenden Dampfes, d.h. etwa 10 - 20 ºC über der Sättigungstemperatur des Dampfes.
Der in dem Trocknungsprozeß freigesetzte Dampf wird entlang der Leitung 11 zur weiteren Verwendung geleitet. Ein Teil des Dampfes wird entlang der Leitung 14 in die Trockenvorrichtung 11 zurück geleitet, wo er zum Aufwirbeln der Bettfeststoffe/Brennstoff-Mischung verwendet wird. Mittels eines Boostergebläses 18 wird der Druck des rezirkulierten Dampfes erhöht. Der andere Teil des Abgas-Dampfes aus der Trockenvorrichtung wird einer weiteren Verwendung zugeführt, in diesem Beispiel zum Kondensator 13.
Die zirkulierten Feststoffe werden aus dem Boiler 1 in einen Zyklon 19 geleitet, worauf ein Teil der zirkulierten Feststoffe über das Steuerungselement 16 in die Trockenvorrichtung 11 geleitet wird. Der Rest der zirkulierten Feststoffe wird direkt über eine Düse 20 in den Boiler rückgeführt. Die Mischung aus getrocknetem Brennstoff und abgekühlten, zirkulierten Feststoffen wird über die Leitung 10 in den Ofen 2 rückgeführt. Die Steuerung der Zirkulationsgeschwindigkeits der Bettfeststoffe, die in die Trockenvorrichtung 11 gelangen, wird in der gleichen Art und Weise, wie in dem in Fig. 1 erläuterten Beispiel angeordnet. In der in Fig. 2 erläuterten, beispielhaft aufgeführten Ausführungsform kann das Steuerungselement ebenfalls entfernt werden, wobei die Stromregulierung über das Steuerungselement 15 in der vorstehend beschriebenen Art und Weise stattfindet.
Darüber hinaus kann in beiden, in den Fig. 1 und 2 erläuterten Beispielen der Brennstoff-Wärme-Input so reguliert werden, daß der erforderliche Wärme-Output des Boilers mittels eines in der Leitung 7 angeordneten Brennstoff-Beschicknngssteuerungselementes abgeglichen wird, wobei das Steuerungselement beispielsweise eine Beschickungs-Schnecke oder eine sogenannte Überdruck-Beschickungsvorrichtung sein kann.
Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung in elektrischen Energieversorgungsanlagen beschränkt, sondern kann vieimehr in Verbindung mit allen Fließbettboilern der vorstehend beschriebenen Art verwendet werden.
Der zu trocknende Brennstoff kann weiter Torf oder jeder andere naße Brennstoff sein, wie Kohle, Braunkohle, Abwasserschlamm, Biomasse oder ein ahnlich verbrennbares Material.

Claims

1. Verfahren zur Verbesserung der Energieausnutzung beim Trocknen des zum Befeuern eines Fließbettboilers (1) verwendeten Brennstoffes, bei dem heiße Bettfeststoffe aus dem Ofen des Fließbettboilers (1) aus dem Boilerofen in eine Trockenvorrichtung (11) rezirkuliert werden, die sich in der Brennstoffbeschicknngsleitung befindet, wobei der Brennstoff in der Trockenvorrichtung (11) mit den Bettfeststoffen vermischt und der Brennstoff getrocknet wird, wobei Dampf aus dem Brennstoff freigesetzt wird, und die Mischung aus getrocknetem Brennstoff und Bettfeststoffen in den Fließbettboiler (1) überführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rezirknlierungsgeschwindigkeit der Bettfeststoffe derart gesteuert wird, daß die Temperatur der Bettfeststoff/Brennstoff-Mischung in der Trockenvorrichtung (11) über der Sättigungstemperatur des Dampfes gehalten wird, jedoch unter der Pyrolysetemperatur des Brennstoffes, wobei der in dem Trocknungsprozeß hergestellte, nahezu reine Dampf aus der Trockenvorrichtung (11) zwecktnäßigen Anwendungen zugeführt wird.

2. Verfahrennachanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßdas Trocknungsverfahren unter Druck betrieben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rezirknlationsgeschwindigkeits-Steuerung durch Regulieren der Menge rezirkulierter Bettfeststoffe, die in die Trockenvorrichtung gelangen, durchgeführt wird.

4. Verfahrennachanspruch3, dadurch gekennzeichnet,daß die Rezirkulationsgeschwindigkeit mittels eines Steuerungselementes (16) durchgeführt wird, das in einer Düse (8) zum Überführen der Bettfeststoffe aus dem Ofen (2) in die Trockenvorrichtung (11) angeordnet ist, und/oder mittels eines Steuerelernentes (15), das in einer Düse (10) zum Überführen der Bettfeststoff/Brennstoff-Mischung aüs der Trockenvorrichtung (11) in den Ofen (2) vorgesehen ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspuiche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebstemperatur der Trockenvorrichtung (11) bei 0 - 50 ºC über der Sättigungstemperatur des in dem Trocknungsverfahren hergestellten Dampfes liegt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Trocknungsverfahren hergestellte Dampf kondensiert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Trocknungsverfahren Dampf mit maximal 5 % Inertgas hergestellt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als der zu trocknende Brennstoff ein Wasser enthaltender Brennstoff, wie Torf, Kohle, Braunkohle, Abwasserschlamm oder Biomasse verwendet wird.

9. Vorrichtung zum Trocknen des zum Befeuern eines Fließbettboilers (1) verwendeten Brennstoffs, welche einen Fließbettboiler (1), eine Brennstoff-Trockenvorrichtung (11), eine Düse (8) zur Rezirkulation von Bettfeststoffen aus dem Boiler in die Trockenvorrichtung, eine Düse (10) zur Beschickung der Mischung aus Brennstoff mit Bettfeststoffen aus der Trockenvorrichtung in den Boiler, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiter in der Rezirknlationsdüse (8) ein Steuerungselement (16) enthält und/oder in der Beschicknngsdüse (10) ein Steuerungselement (15) enthält, um die Menge rezirkulierter, in die Trockenvorrichtung gelangende Bettfeststoffe auf Grundlage der Temperatur der Feststoffe/Brennstoff- Mischung zu regulieren, eine Düse (9), um den in dem Trocknungsverfahren hergestellten Dampf zweckmäßigen Anwendungen zuzuführen, und daß in der Trockenvorrichtung (11) keine separaten Wärmeleitungsoberflächen vorhanden sind.

10. Vorrichtungnachanspruchg, dadurch gekennzeichnet,daß die Trockenvorrichtung (11) ein Fließbettrockner ist und die Vorrichtung Mittel zur Rezirkulation eines Teils des in dem Trocknungsverfahren hergestellten Dampfes in die Trockenvorrichtung enthält, um als Wirbelgas zu füngieren.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenvorrichtung (11) unter Druck steht.