EP0319722A1 - Brennkammer für atmosphärische stationäre Wirbelschichtfeuerung - Google Patents

Brennkammer für atmosphärische stationäre Wirbelschichtfeuerung Download PDF

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EP0319722A1
EP0319722A1 EP19880118597 EP88118597A EP0319722A1 EP 0319722 A1 EP0319722 A1 EP 0319722A1 EP 19880118597 EP19880118597 EP 19880118597 EP 88118597 A EP88118597 A EP 88118597A EP 0319722 A1 EP0319722 A1 EP 0319722A1
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EP
European Patent Office
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fluidized bed
bed
area
air
fluidized
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19880118597
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Udo Dr. Becher
Gerhard Bäckler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DEUTSCHE KOHLE MARKETING GMBH STEINKOHLEVERTRIEB-W
Original Assignee
Deutsche Kohle Marketing Steinkohlevertrieb-Warmeversorgung GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Application filed by Deutsche Kohle Marketing Steinkohlevertrieb-Warmeversorgung GmbH filed Critical Deutsche Kohle Marketing Steinkohlevertrieb-Warmeversorgung GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/002—Fluidised bed combustion apparatus for pulverulent solid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/0007—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
    • F22B31/0046—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed for boilers of the shell type, e.g. with furnace box
    • F22B31/0053—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed for boilers of the shell type, e.g. with furnace box with auxiliary water tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L9/00—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel 

Definitions

  • the invention relates to a combustion chamber for atmospheric stationary fluidized bed combustion according to the preamble of claim 1.
  • the invention has for its object to develop the invention according to the German patent application P 36 23 177.0. According to the invention this is achieved with the features of claims 1 and 2.
  • the atmospheric fluidized bed according to patent application P 36 23 177.0 has a water-cooled nozzle bottom below a cylindrical water jacket. Hot gas for heating the bed material of the fluidized bed to the ignition temperature of the fuel or the first air reaches the antler-like lower air nozzles via a first air box arranged directly under the water-cooled nozzle bottom.
  • the step air is controlled via a step air box located under the primary air box into antler-like upper air nozzles.
  • the air nozzles are height-adjustable via an adjustment device with a common linkage. For example, the fuel is separated into a coarse and a fine fraction in a sieving device.
  • the coarse parts are placed on the fluidized bed from above, while the fine-grained fuels are conveyed into the area of the plane between the first air nozzles and the stage air nozzles.
  • the coarse particles have a particularly long time in bed. When sinking in bed, the particles gasify and then burn to a fine grain size. After that, the particles stay in bed and do not fall through.
  • the air grading and fluidization of the fluidized bed can be targeted depending on the fuel to be used in the sense of delayed combustion with the effect of reduced Nitrogen oxide formation can be optimized.
  • the conical extension has an angle of 30 degrees to the vertical.
  • the immersion heating surfaces protrude into the expanded fluidized bed. These heating surfaces begin at the end of the expansion and are arranged in such a way that the output of the heat generator can be changed within a limited range with a slight variation in the bed height, the height adjustment of the stepped air nozzles being important.
  • Material discharged from the fluidized bed is separated from the flue gas flow in the not bricked-up free space of 1.3 m in height up to a certain grain size and reaches the level between the first air nozzles and the step air nozzles with the help of the injector nozzle via the filling shaft and the inlet opening the fluidized bed.
  • the flue gas emerges from the combustion chamber in the upper area of the free space after it has passed the separator and can be further cooled, for example, in secondary heating surfaces.
  • the nozzle base is conical at a certain angle of 15 to 45 degrees to the horizontal, here 30 degrees.
  • the air nozzles are antler-shaped, so that with an evenly narrow distribution of e.g.
  • the nozzles have 6 holes of 4 mm in diameter, each antler has 4 branches.
  • the number of nozzle branches per m2 results from the number of nozzle outlet openings per m2 and the number of holes per branch.
  • the number of antlers results from the number of nozzle branches and the number per antler.
  • the fluidized bed shown in the drawing differs from the fluidized bed described above in that a step air ring 15 is arranged in the upper region of the fluidized fluidized bed.
  • the stepped air ring 15 is adjustable in height.
  • the stepped air ring is divided into several chambers.
  • a separate supply pipe 17 is provided for each air chamber.
  • a valve 18 for metering air is arranged in each supply pipe 17.
  • the fluidized bed according to the invention differs from the previously described fluidized bed system by an entry point for the coal instead of different entry points and by lower air nozzles 3 instead of upper and lower air nozzles.
  • the immersion heating tubes denoted by 8 in the exemplary embodiment have an exit angle of approximately 7 degrees to the horizontal. The angle of inclination can vary between 5 and 8 degrees.
  • the immersion heating surfaces 8 are returned to the inner wall of the boiler with the same inclination in the bed area.
  • a guide or holder 16 for the height-adjustable stepped air ring 15 is provided on the immersion heating tubes 8.
  • the nozzles 3 have nozzle openings of 3 to 4 mm and are directed downwards at an angle of 30 to 50 degrees.
  • the expansion of the fluidized bed is formed by interrupting the lining in the area of the immersion heating tube 8. There, bed material is deposited, which forms a very advantageous transition from the thicker brick lining (smaller bed diameter) to the thinner brick lining (larger bed diameter). This creates an annular gap between the lower lining and the upper lining.

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Abstract

Die Anlage enthält im oberen Bereich der Wirbelschicht einen Stufenluftring (15) der höhenverstellbar ist, und Tauchheizrohre (8) mit einer Neigung zur Horizontalen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkammer für atmosphärische stationäre Wirbelschichtfeuerung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Die bekannten technischen Konzepte für stationäre atmosphärische Wirbelschichtfeuerung zeichnen sich durch eine kostengünstige Entschwefelung der Rauchgase durch Zugabe basischer Sorbentien in das Wirbelbett­material aus. Weitgehend ungelöst ist bei der be­kannten Wirbelschichtfeuerung jedoch das NOx -Problem. Nach der deutschen Patentanmeldung P 36 23 177.0 wurden die bekannten Lösungsansätze für die Minderung der Stickoxidemission, wie Verbrennungsluftstufung, gezielte Beeinflußung der Fluidisierung und interne Flugstaubrezirkulation wirkungsvoll miteinander kombiniert, so daß alle zur emissionsarmen Verbrennung erforderlichen Reaktionen in der Wirbelschicht ab­laufen können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Er­findung nach der deutschen Patentanmeldung P 36 23 177.0 weiter zu bilden. Nach der Erfindung wird das mit Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 erreicht.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
  • Die atmosphärische Wirbelschicht nach der Patentan­meldung P 36 23 177.0 besitzt unterhalb eines zylindrischen Wassermantels einen wassergekühlten Düsenboden. Heißgas zur Erwärmung des Bettmaterials der Wirbelschicht auf Zündtemperatur des Brennstoffes bzw. die Erstluft gelangt über eine direkt unter dem mit Wasser gekühlten Düsenboden angeordneten Erstluftkasten in die geweih­artigen unteren Luftdüsen. Die Stufenluft wird regelbar über einen unter dem Erstluftkasten angeordneten Stufenluftkasten in geweihartige obere Luftdüsen geführt. Die Luftdüsen sind über eine Verstelleinrichtung mit gemeinsamem Gestänge höhen­verstellbar ausgeführt. Der Brennstoff wird bei­spielsweise in einer Siebeinrichtung in eine grobe und eine feine Fraktion getrennt. Die groben Teile werden von oben auf die Wirbelschicht gegeben, während die feinkörnigen Brennstoffe in den Bereich der Ebene zwischen den Erstluftdüsen und den Stufenluftdüsen gefördert werden. Die groben Partikel haben dadurch eine besonders lange Verweilzeit im Bett. Beim Absinken im Bett vergasen die Partikel und brennen dann auf eine Feinkorngröße ab. Danach bleiben die Partikel im Bett und fallen nicht durch.
  • Durch die Höhenverstellbarkeit der Stufenluftdüsen und die konische Erweiterung des Wirbelbett-Querschnittes durch beispielsweise nach oben hin abnehmende Dicke der Ausmauerung in der Ebene der Stufenluftdüsen kann die Luftstufung und die Fluidisierung des Wirbelbettes je nach einzusetzendem Brennstoff gezielt im Sinne einer verzögerten Verbrennung mit dem Effekt der verminderten Stickoxidbildung optimiert werden. Die konische Erweiterung hat einen Winkel von 30 Grad zur Vertikalen.
  • In die expandierte Wirbelschicht ragen die Tauchheizflächen. Diese Heizflächen beginnen am Ende der Erweiterung und sind so angeordnet, daß bei geringer Variation der Schichthöhe des Wirbelbettes die Leistung des Wärmeerzeugers in einem begrenzten Bereich verändert werden kann, wobei die Höhenverstellbarkeit der Stufenluftdüsen von Bedeutung ist.
  • Aus der Wirbelschicht ausgetragenes Material wird in dem nicht ausgemauerten Freiraum von 1,3 m Höhe bis zu einer bestimmten Korngröße vom Rauchgasstrom getrennt und gelangt mit Hilfe der Injektordüse über den Füllschacht und die Eintragöffnung und in den Bereich der Ebene zwischen den Erstluftdüsen und den Stufenluftdüsen in die Wirbelschicht. Das Rauchgas tritt im oberen Bereich des Freiraumes, nachdem es den Abscheider passiert hat, aus der Brennkammer aus und kann beispielsweise in Nachschaltheizflächen weiter abgekühlt werden. Um einen störungsfreien Abzug der Bettasche aus der Wirbelschichtfeuerung zu ermöglichen, ist der Düsenboden mit einem bestimmten Winkel von 15 bis 45 Grad zur Horizontalen, hier 30 Grad, konisch ausgeführt. Die Luftdüsen sind geweihartig ausgebildet, so daß bei einer gleichmäßigen engen Verteilung von z.B. 100 Düsenaustrittsöffnungen pro m² über dem horizontalen Querschnitt der Wirbelbettfläche eine Förderung der Bettasche zur mittig unter dem Düsenboden angeordneten Bettascheabzugsöffnung nicht behindert wird. Die Düsen haben in der alten Ausführungsform 6 Bohrungen von 4 mm Durchmesser, jedes Geweih hat 4 Äste. Aus der Anzahl der Düsenaustrittsöffnungen pro m² und der Bohrungszahl je Düsenast ergibt sich die Anzahl der Düsenäste pro m² . Aus der Anzahl der Düsenäste und der Anzahl pro Geweih ergibt sich die Anzahl der Geweihe.
  • Die in der Zeichnung dargestellte Wirbelschicht unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Wirbelschicht dadurch, daß im oberen Bereich der fluidisierten Wirbelschicht ein Stufenluftring 15 angeordnet ist. Der Stufenluftring 15 ist höhenverstellbar. Darüber hinaus ist der Stufenluft­ring in mehrere Kammern unterteilt. Für jede Luft­kammer ist ein eigenes Versorgungsrohr 17 vorgesehen. In jedem Versorgungsrohr 17 ist ein Ventil 18 zur Luftdosierung angeordnet. Desweiteren unterscheidet sich die erfindungsgemäße Wirbelschicht von der zuvor beschriebenen Wirbelschichtanlage durch eine Eintrag­stelle für die Kohle anstelle verschiedener Eintrag­stellen sowie durch untere Luftdüsen 3 anstelle oberer und unterer Luftdüsen. Außerdem haben die mit 8 bezeichneten Tauchheizrohre im Ausführungsbeispiel einen Austrittswinkel von ca. 7 Grad zur Horizontalen. Der Neigungswinkel kann zwischen 5 und 8 Grad schwanken. Die Tauchheizflächen 8 sind mit gleicher Neigung im Bettbereich zur Kesselinnenwand zurückgeführt. An den Tauchheizrohren 8 ist eine Führung bzw. Halterung 16 für den höhenverschiebbaren Stufenluftring 15 vorgesehen.
  • Die Düsen 3 haben Düsenöffnungen von 3 bis 4 mm und sind im Winkel von 30 bis 50 Grad nach unten gerichtet.
  • Durch die Kombination der oben beschriebenen Merkmale, insbesondere die Unterteilung und die Höhenverschiebbar­keit des Stufenluftringes wird eine partielle, gezielte Eindüsung von Luft zur Verbrennung des Kohlenmonoxides ermöglicht, das verstärkt über der Brennstoffaufgabe auftritt.
  • Schließlich wird die Erweiterung der Wirbelschicht dadurch gebildet, daß im Bereich der Tauchheizröhre 8 die Ausmauerung unterbrochen ist. Dort lagert sich Bettmaterial ab, welches einen sehr vorteilhaften Übergang von der dickeren Ausmauerung (geringeren Bettdurchmesser) zur dünneren Ausmauerung (größeren Bettdurchmesser) bildet. Dadurch entsteht zwischen der unteren Ausmauerung und der oberen Ausmauerung ein ringförmiger Spalt.

Claims (3)

1. Brennkammer für stationäre atmosphärische Wirbelschicht­feuerung mit Verbrennungsluftstufung, Aufgabe des grobkörnigen Brennstoffanteiles in die Wirbelschicht und interner Rezirkulation eines Teiles der aus der Wirbelschicht ausgetragenen Feststoffpartikel in die Wirbelschicht, wobei im Bereich der Wirbelschicht Luftdüsen höhenverstellbar angeordnet sind und wobei sich die horizontale Querschnitts­fläche des Wirbelbettes nach oben hin erweitert, nach Patent       (Patentanmeldung P 36 23 177.0), dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich der fluidisierten Wirbelschicht ein Stufenluftring (15) höhenverschiebbar eingesetzt ist und/oder Tauchheizrohre mit einer Neigung von 5 bis 8 Grad zur Horizontalen in das Wirbelbett verlaufen bzw. aus dem Wirbelbett zur Ofenwandung zurückgeführt sind und/oder zur Erweiterung des Wirbelbettes im Bereich der Tauchheizröhre zwischen der darunter liegenden Ausmauerung und der darüber liegenden Ausmauerung ein ringförmiger Spalt vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen des Stufenluftringes in einem Winkel von 30 bis 50 Grad zur Horizontalen nach unten gerichtet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchheizrohre mit der gleichen Neigung im Bettbereich zur Kesselinnenwand zurückgeführt sind, mit der sie in den Bettbereich verlaufen.
EP19880118597 1987-12-09 1988-11-09 Brennkammer für atmosphärische stationäre Wirbelschichtfeuerung Withdrawn EP0319722A1 (de)

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DE19873741705 DE3741705A1 (de) 1986-07-10 1987-12-09 Brennkammer fuer atmosphaerische stationaere wirbelschichtfeuerung
DE3741705 1987-12-09

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CS (1) CS810188A3 (de)
DD (1) DD283673A5 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5197583A (en) * 1990-10-11 1993-03-30 Toyoda Koki Kabushiki Kaisha Torque transmission device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4392814A (en) * 1979-06-08 1983-07-12 Can-Eng Holdings Limited Fluidized bed
EP0147275A2 (de) * 1983-12-02 1985-07-03 CHARBONNAGES DE FRANCE, Etablissement public dit: Verbrennungsofen für Wirbelbettkessel
EP0157901A2 (de) * 1984-04-11 1985-10-16 GebràœDer Sulzer Aktiengesellschaft Wirbelbettfeuerung
US4610851A (en) * 1984-11-28 1986-09-09 Colvert James H Air distributor for FCCU catalyst regenerator
DE3623177A1 (de) * 1986-06-23 1988-01-07 Ruhrkohle Waerme Gmbh Brennkammer fuer atmosphaerische stationaere wirbelschichtfeuerung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4392814A (en) * 1979-06-08 1983-07-12 Can-Eng Holdings Limited Fluidized bed
EP0147275A2 (de) * 1983-12-02 1985-07-03 CHARBONNAGES DE FRANCE, Etablissement public dit: Verbrennungsofen für Wirbelbettkessel
EP0157901A2 (de) * 1984-04-11 1985-10-16 GebràœDer Sulzer Aktiengesellschaft Wirbelbettfeuerung
US4610851A (en) * 1984-11-28 1986-09-09 Colvert James H Air distributor for FCCU catalyst regenerator
DE3623177A1 (de) * 1986-06-23 1988-01-07 Ruhrkohle Waerme Gmbh Brennkammer fuer atmosphaerische stationaere wirbelschichtfeuerung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5197583A (en) * 1990-10-11 1993-03-30 Toyoda Koki Kabushiki Kaisha Torque transmission device

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CS810188A3 (en) 1992-02-19
DD283673A5 (de) 1990-10-17

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