DE8704167U1 - Wirbelschichtverbrennungsofen mit einem Schacht zum Einbringen von Brennstoffen - Google Patents

Description

Essen, den 18*3*1987 PZ 3423 Fo/gi

Thyssen Industrie AG

Am Thyssenhaus 1

4300 Essen 1

Wirbelschichtv/erbrennungsofen mit einem Schacht V zum Einbringen von Brennstoffen

Die Erfindung betrifft einen Wirbelschiciitverbrennungsofen mit einem Schacht zum Einbringen von Brennstoffen, dessen Eintrittsöffnung auGerhalb des Ofens und oberhalb der Wirbelschicht angeordnet ist.

Die Verbrennung in der Wirbelschicht ist seit langem 'bekannt. Ausgehend vom zunächst am meisten genutzten Einsatzbereich in der Schlammverbrennung wurde die Technologie auch auf die Kohlenverbrennung und die Beseitigung verschiedener Abfälle ausgedehnt. Gegenüber der Rost- und Kohlestaubfeuerung v/eist sie eine Reihe von Vorteilen auf. So können mehrere Brennstoffe unterschiedlicher Konsistenz gleichzeitig verbrannt werden.

Weiterhin führen die relativ niedrigen Verbrennungstemperaturen im Bereich zwischen 800 und 900° C zu einer Verringerung der NOx-Emission. Bei den vorliegenden Temperaturen können Absorptionsmittel für Schwefeloxide wie z.B. Kalkstein direkt in die Wirbelschicht eingebracht und die Reaktionsprodukte gemeinsam mit der Asche abgezogen M/erden.

Da die Verbrennungstemperaturen in dar Regel unterhalb der Ascheervi/eichungstemperaturen liegen, werden Anbackungen an Wärmetauschflächen im Feuerraum weitgehend vermieden.

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Nachteile der Wirbeischichtfeuerung resultieren zum Teil daraus, daß die Brennstoffzufuhr aufwendiger gestaltet «/erden muß, um die spezifisehen Fluidisatiönseigenschaften des Bettes nicht zu beeinträchtigen.

Aus dem Bericht des TÜV Rheinland, der im Kolloquium am 1.12.1982 in Köln erstattet wurde, sind folgende Methoden der Brennstoffzufuhr bekannt: Abu/urf von Kohle oberhalb der Wirbelschicht, seitliche Zufuhr mit einer Schnecke und pneumatische Einspeisung von unten. Nach der DE-AS TO DD &Ogr;&Ogr;"&Idigr; Al·*. *»{r%~ CnklannnmKhKiinnMnnouiirhDlhafffDllprllnn betrifft·. XC· \J\J £.& r , WJLW OJLfIU ww uariniiBWA ul wi ii i«t .y«·«· &mdash; . ^₃ -,

Wird der Schlamm durch ein Füllrohr über dem Fließbett abgeworfen. Insbesondere bei Brennstoffen mit sehr schnell ausgasenden Bestandteilen oder mit sehr feinkörnigen Feststöffanteilen kommt es beim Abwurf von oben sehr leicht zu ungenügendem Ausbrand mit der Folge zu hoher Kohlenstoffanteile in der Asche oder unzulässig hohen Werten an CO und organischen Kohlenwasserstoffen. Die seitliche Einspeisung führt leicht zu unzureichender Brennstoffverteilung und zu Schwierigkeiten an den Beschickungsaggregaten wegen des Gegendruckes des Wirbelbettes und der möglichen Rückzündung des Brennstoffes in die Beschickungseinrichtung hinein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wirbelschichtverbrennungsofen zu schaffen, mit dem einerseits der Brennstoff auf einfache Weise zugeführt und andererseits trotzdem direkt in die Wirbelschicht eingebracht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Austrittsöffnung des Schachts im Ofen innerhalb der Wirbelschicht angeordnet ist.

Bis zur Eintrittsöffnung des Schachts erfolgt die Brennstofförderung bei normaler Umgebungstemperatur und -druck, so daß der Brennstoff bei Normaltemperatur in den Schacht eintreten, diesen in freiem Fall oder rutschend schnell durchfallen kann und durch das Eintauchen der Austrittsöffnung des Schachts in die Wirbelschicht ohne vorherige temperaturmäßige Beeinflussung durch die Brenngase und durch Strahlung direkt in die Wirbelschicht eingebracht wird, so daß keine leichtflüchtigen Bestandteile vor Erreichen der Schicht ausgetrieben werden können.

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Im einzelnen kann die Erfindung wie folgt Vorteilhaft ausgestaltet sein.
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Dadurch, daÖ der Schacht senkrecht angeordnet ist, wird ein besonders schnelles ungestörtes Durchfallen der Brennstoffe erleichtert.

Falls ein senkrechtes Einleiten des Schachtes aus räumlichen Gegebenheiten nicht möglich ist, z.B. nicht von einem waagerechten Deckelteil her eingeleitet werden kann, sondern dazu die Behälterseitenwand eingesetzt werden muß, empfiehlt die Erfindung, die Neigung des Schachtes in einem Winkel von max. 45° zur Vertikalen anzuordnen. Bei Winkeln Von 45^Ö und darüber ist die Durchtrittsgeschwindigkeit des Brennstoffs noch hoch genug, ein Anbacken und wesentliches Austreiben von flüchtigen Bestandteilen zu vermeiden.

Bei Brennstoffen mit geringem Heizwert, bei denen ein Vorheizen vor dem Eintritt in das Wirbelbett erwünscht ist, ist es zweckmäßig, den Schacht einwandig auszuführen, so daß ein Wärmeaustausch vom Freiraum über dem Wirbelbett und vom Wirbelbett durch Wärmeleitung durch die Schachtwand nach innen gefördert wird. Dadurch kann auch bei geringen Heizwerten eine selbstgängige Verbrennung aufrechterhalten werden. Der Schacht muß dann aus entsprechend warmfesten Werkstoffen hergestellt u/erden.

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Bei Brennstoffen mit höheren Heizwerten ist es vorteilhaft, den Schacht mit einer Kühlung zu versehen, um das Austreiben der flüchtigen Bestandteile beim Fall des Brennstoffs durch den Schacht herabzusetzen.

Bei weniger stark gasenden Brennstoffen genügt es, die Kühlung im Bereich der Wirbelschicht anzuordnen.

Bei starkgasenden Brennstoffen ist es vorteilhaft, eine zusätzliche Kühlung oberhalb der Wirbelschicht anzuordnen.

Zur Vermeidung eines Druckaufbaus zwischen dem Schacht und dem Freiraum oberhalb des Wirbelbetts durch im Schacht trotz des schnellen

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DUrchfalleris austretenden flüchtigen Bestandteilen empfiehlt diä Er-* firidurig, daß der Schacht mit Öffnungen oberhalb der Wirbeischicht 5 versehen ist.

V Zum Schutz des Brennstoffs im Vorratsbehälter vor heißen Gasen aus

&iacgr; dem Verbrennungsofen weist der Schacht einen gasdichten Verschluß an

,; der Eintrittsöffnung auf. Dieser kann je nach Brennstoffart als Ver-

y. 10 Schluß. z.B. nach Art einer Doppelpendelklappe oder durch das Eintrags-

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[.* Da trotz dieser Maßnahmen innerhalb des Schachtes die vorzeitige Aus-

15 gasung besonders leichtflüchtiger gasförmiger Bestandteile des Brennstoffs und die Entstehung von Crackgasen nicht gänzlich ausgeschlossen M/erden kann, ?st der Schacht unterhalb der Eintrittsöffnung mit einer Leitung mit der Unteru/indkammer des Verbrennungsofens verbunden, wodurch diese Gase der Verbrennungsluft beigemischt und in die Feuerung 20 zurückgeführt v/erden.

Diese Förderung wird im allgemeinen ohne zusätzliche Maßnahmen durch den natürlichen Druckunterschied bev/irkt, nämlich geringer Überdruck im Schacht unterhalb der Eintrittsöffnung und Unterdruck durch die 25 vorbeiströmende Verbrennungsluft in der Unteru/indkammer. Ein Gebläse ( &Lgr; kann die Förderung unterstützen.

Im folgenden wird anhand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
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Es zeigen im einzelnen

v Fig. 1 einen Wirbelschichtverbrennungsofen mit einem Schacht in - senkrechter Anordnung,

35 Fig, 2 einen Wirbelschichtverbrennungsofen mit einem Schacht in I geneigter Anordnung.

Der Wirbelschichtverbrennungsofen 1 hat einen Schacht 2 zum Einbringen &igr; 40 - 5 -

von Brennstoffen 3 in die Wirbelschicht 4. Die Eintrittsöffnung 5 des Schachts 2 ist oberhalb der Wirbelschicht 4 angeordnet. Der Schacht 2 ragt mit seiner Austrittsöffnung 6 in die Wirbelschicht 4 hinein. Nach Figur 1 ist der Schacht 2 senkrecht angeordnet, nach Figur 2 unter einem Winkel von 45° zur Vertikalen. Der Schacht 2 nach Figur 1 weist im Bereich der Wirbelschicht 4 Kühlrippen 7 auf. Oberhalb der Wirbelschicht 4 ist der Schacht 2 mit Öffnungen 8 versehen. Nach Figur 1 ist dar Schacht 2 mit einer Doppelpendelschleuse 9 gasdicht abgeschlossen, nach Figur 2 dient die Eintragsschnecke 10 als gasdichter Abschluß. Nach Figur 1 ist der Schacht unterhalb der Eintrittsöffnung 5 mit einer Leitung 12 mit der Unterwindkammer 11 des Ofens verbunden. In die Leitung 12 ist ein Gebläse 13 eingeschaltet.

Der in die Eintrittsöffnung 5 des Schachts 2 eingeführte Brennstoff 3 u/ird durch den Schacht 2 nach Figur 1 in freieir: Fall, nach Figur 2 rutschend, schnell bis in die Wirbelschicht 4 hinein gefördert und ist dabei bis zum Eintauchen in die Wirbelschicht 4 durch den Schacht 2 geschützt. Die Kühlrippen 7 fördern die Wärmeübertragung durch den Schacht 2 zwischen dem Wirbelschichtbereich und dem Raum über der Wirbelschicht 4. Die Öffnungen 8 des Schachts 2 oberhalb der V/irbelschicht verhindern den Aufbau eines Überdrucks im Schacht auch bei Einsatz von zum Gasen neigenden Brennstoffen 3. Die Doppelpendelschleuse 9 nach Figur 1 und die Eintragsschnecke 10 in Figur 2 schützen durch einen gasdichten Abschluß die Brennstoffe 3. Durch die Leitung 12 werden die Crackgase, unterstützt durch ein Gebläse 13, aus dem Schacht 2 der Unteru/indkammer 11 zur Verbrennung zugeführt.

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Essen, den 18.3.1987 PZ 3423 Fö/gl

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Wirbelschichtuerbrennungsofen

2 Schacht

3 Brennstoff

4 Wirbelschicht

5 Eintrittsöffnung

6 Austrittsöffnung

7 Kühlrippen

8 Öffnung

9 Doppelpendelschleuse

Eintragsschnecke U teru/indkammer Le?hung Gebläse

Claims (11)

1. Wirbelschichtverbrennungsofen mit einem Schacht zum Einbringen von Brennstoffen, dessen Eintrittsöffnung außerhalb des Ofens und oberhalb der Wirbelschicht angeordnet ist, dadurch qskennzeich-

ne_t, daß die Austrittsöffnung (6) des Schachts (2) im Ofen (1) innerhalb der Wirbelschicht (4) angeordnet ist. 10

2. Wirbelschichtverbrennungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Schacht (2) senkrecht angeordnet ist.

3. Wirbelschichtverbrennungsofen nach Anspruch 1, dadurch qekennzeichnet, daß der Schacht (2) in einem Winkel von max. 45 Grad zur Vertikalen angeordnet ist.

4. Wirbelschichtverbrennungsofen nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht (2) einv/andig ausgeführt ist.

5. VJirbelschichtverbrennungsofen nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht (2) mit einer Kühlung (7) versehen ist.

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6. Wirbelschichtverbrennungsofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung (7) des Schachts (2) im Bereich der Wirbelschicht (4) angeordnet ist.

7. Wirbelschichtverbrennungsofen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Kühlung (7) des Schachts (2) oberhalb der Wirbelschicht (4) angeordnet ist.

8. Wirbelschichtverbrennungsofen nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht (2) mit Öffnungen (8) oberhalb der Wirbelschicht (4) versehen ist.

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9. Wirbelschichtverbrennungsofen nach einem der obigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht (2) an dar Eintrittsöff-5 nung (5) einen gasdichten Verschluß (9,10) aufweist.

10. Wirbelschichtverbrennungofen nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» daß der Schacht (2) unterhalb der Eintrittsöffnung (5) mit einer Leitung (12) mit der Unteru/indkammer (11)

10 verbunden ist.

11. Wirbelschichtverbrennungsofen nach Anspruch 9, dadurch /^kennzeichnet, daß die Leitung (12* ein Gebläse (13) aufweist.

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