EP1085264B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung eines Rostes für einen Feuerraum mittels Wasser - Google Patents

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EP1085264B1
EP1085264B1 EP00810789A EP00810789A EP1085264B1 EP 1085264 B1 EP1085264 B1 EP 1085264B1 EP 00810789 A EP00810789 A EP 00810789A EP 00810789 A EP00810789 A EP 00810789A EP 1085264 B1 EP1085264 B1 EP 1085264B1
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EP
European Patent Office
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cooling
water
feedwater
grate
cooling water
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EP00810789A
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EP1085264A1 (de
Inventor
Max Künzli
Hans Rüegg
Georg Ziegler
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Martin GmbH fuer Umwelt und Energietechnik
Original Assignee
Martin GmbH fuer Umwelt und Energietechnik
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
    • F23H3/00—Grates with hollow bars
    • F23H3/04—Grates with hollow bars externally cooled, e.g. with water, steam or air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/002—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor characterised by their grates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
    • F23H3/00—Grates with hollow bars
    • F23H3/02—Grates with hollow bars internally cooled

Definitions

  • the invention relates to a method for the cooling of with cooling channels provided parts of a Feuerungsrostes, the be heated during operation of the Feuerungsrostes can.
  • the invention relates to a furnace grate for a combustion plant for carrying out the method.
  • DE 808263 C is still a rust for the combustion of solids discloses, in which a waste heat boiler is connected downstream, over a Feedwater line with feedwater pump and feedwater control valve Feed water is supplied. This will be additional pumping systems superfluous.
  • the object of the invention is a simple method for better Cooling a firing grate of an incinerator to create and cooling a firing grate in a plant to burn Feststeffen to improve.
  • this is achieved in a method according to claim 1, with a portion of the feedwater after the feedwater pump and before the Feedwater control valve removed from the feedwater line and under Use of a defined pressure reduction is fed to the cooling channels, the control of the pressure of the cooling water and the Flow rate in the cooling channels is set so that the Cooling water when flowing through the cooling channels to saturated steam temperature is heated and thus a part of the cooling water is evaporated and subsequently supplied to a customer is to improve in an antitank to the burning of Feststeffen and then a customer.
  • the cooling channels have a comparatively small inner diameter, whose maximum size is designed so that no segregation of water and steam takes place, and that the lines to the cooling channels, which moved in Rostbelagin opposition lie, tubes are with an inner diameter, which is less than the inner diameter of the cooling channels, and wherein the Supply lines between feedwater pump and feedwater valve with the Feed water line are connected and in the supply lines at least one Valve is arranged, which controls the amount of cooling water to be supplied via a automatic temperature control system regulates.
  • This grate has the advantage that it has cooling channels having small diameter, which in larger numbers with uniform distribution within the grate bar and the further rust parts can be poured. Another Advantage is that the cooling system with little Water is operable, since all the sensible heat and a Part of the heat of evaporation can be used.
  • cooling water / steam mixture a Steam separator is fed, the vapor deposited in the drum is passed and the remaining saturated water in the feed water is returned. In addition, it can be used to preheat the cooling water.
  • a pressure drop is generated in the cooling water, which is at least 1 ⁇ 4 of the pressure drop between the exit from the feedwater pump and the entrance into the drum. In this way, an approximately constant in all cooling circuits Cooling water flow reached.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section of a schematically illustrated Waste incineration plant, which essentially consists of a water-cooled Combustion grate 1, an overlying combustion chamber 2 and a downstream boiler 3 with vertical Leermann 4 and a horizontal Bundle 5 consists.
  • the kiln 6, in this case waste, is on the grate 1 abandoned and burned with supply of primary air 7 and secondary air 8.
  • the Resulting flue gases 9 enter the boiler 3, they flow under Release of heat through the vertical empties 4 and the horizontal Bundle 5 of the boiler 3 and then one not shown Flue gas cleaning system supplied. In that regard, such systems are known.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the cooling system of water-cooled grate 1 with downstream boiler 3 in a first Embodiment variant of the invention.
  • the grate 1 consists essentially of several rows (10.1, 10.2, 10.3 ...) arranged side by side Rostbelagin whatsoever 11.
  • Fig. 2 are an example of a thermally highly stressed Row 10.1 and two thermally low loaded rows 10.2 and 10.3 are shown, where the 10.2 series has a fixed grate coating unit row and row 10.3 is to represent a moving row of grate units and the two rows 10.2 and 10.3 are connected by a flexible connecting line 38.
  • the Rostbelaginiganudge 11 may be narrow grate bars or wider grate plates. Adjacent rows overlap each other like a tile. It can be longitudinally be arranged alternately moving and fixed rows of the grate or all rows can be moved.
  • the grate 1 also has side walls 12 on.
  • the cooling channels 14 are preferably in the Rostbelagin institution 11 cast-in coils, which with supply lines 16 and discharge lines 17 are in communication, the Lines 16, 17 are thin tubes, each having a stretch circle 18th can have.
  • the cooling channels 14 have a comparatively small Inner diameter, for example 14 mm.
  • Inner diameter of the supply lines 16 is substantially lower than that Inner diameter of the cooling channels 14, for example 8 mm.
  • Inner diameter of the discharge lines 17 is because of the forming Vapor phase slightly larger than that of the supply lines 16, but still much smaller than the diameter of the cooling channels 14 in the Grating units 11.
  • each supply line 16 are a three-way valve 19 and at least one Valve 20 installed.
  • the supply lines 16 all branch off from a line 21, which in turn branches off from the feedwater line 22, in which boiler feedwater 23 from Feedwater tank 24 via the feedwater pump 25 and the Feedwater control valve 26 via the economizer 27 into the drum 28 of the Boiler 3 is passed.
  • the branch of the line 21 from the line 22 takes place doing so after the feedwater pump 25 and before the feedwater control valve 26th
  • the discharge lines 17 of the cooling systems each have check valves 29 and open into a manifold 30, which to the drum 28 of the boiler. 3 connected.
  • the drum 28 is further provided with an evaporator 31 and a superheater 32 with a water injection 33, which via a Injector 36 is controlled, in conjunction.
  • the cooling system of the grate consists of several parallel connected Subsystems.
  • Fig. 2 are exemplified a subsystem for cooling the side walls 12, a subsystem for cooling a RostbelaginRICRIA 10.1 in the thermally highly stressed part of the grate 1, a subsystem for the Cooling of two rows 10.2 and 10.3 of grate in thermally lower loaded part of the grate 1 and a subsystem for the cooling of the central beams 13th
  • cooling water 15 is used, which is a partial flow of demineralized degassing feedwater 23 for the operation of the boiler is 3.
  • This cooling water 15 bypasst the economizer 27, it is after the feedwater pump 25 and before the feedwater control valve 26 is removed from the feed line 22 and flows via the line 15 in the supply lines 16 of the parallel subsystems of the Cooling system.
  • the grate cooling is thus parallel to the economiser operation.
  • cooling water 15 stands for the grate cooling always enough water available, which also a flawless Quality and sufficient pressure.
  • throttle valve 20 causes a pressure drop, which at least 1 ⁇ 4 of the pressure drop between the exit from the Feedwater pump 25 and the entry into the drum 28 is.
  • the cooling water 15 is in the cooling of Rostbelagajien 11, the Side walls 12 and the center bar 13 at least close to the Saturated steam temperature heated. Normally, the cooling water is 15 down to the Saturated temperature heated so that a portion of the water 15 evaporates.
  • the Cooling water can also be completely or to a large extent (steam content> 0.3) evaporate, d. H. the cooling takes place according to the single-pipe boiler principle.
  • the heated cooling water or water / steam mixture over the lines 17 in a manifold 30 and from there into the drum 28th guided.
  • the cooling is thus at a pressure and temperature level, the only slightly above the drum 28 is located. The advantage is that the delivery of the dissipated amount of heat in the drum 28 is always possible.
  • a temperature control system TCA measures the outlet temperature of the heated cooling medium in line 17. The corresponding signals are directed to the valve 20, which depends on the respective Temperature level, the amount of the supplied cooling water 15 controls, d. H. at a high temperature value, the valve 20 will open further, so that more Cooling water 15 is passed into the respective cooling channels 14 than at a lower temperature. In this way, the cooling can be optimized in which case slightly superheated steam is generated (single-tube boiler principle).
  • Fig. 3 shows a schematic representation of the cooling system of a water-cooled grate with downstream boiler. This differs from that in FIG. 1 shown and described above only in that as Pressure drop points 20 apertures are used. Similarly, thin tubes or manually operated needle valves can be used.
  • the heated cooling water or the resulting during cooling to pass steam to another customer.
  • Fig. 4 shows a variant of the invention analogous to FIG. 2 at which as a buyer of the heated cooling water 15 and the water / steam mixture not the boiler 28, but the feedwater tank 24 acts.
  • the customer is the Air preheater (Economiser 27) or as shown in dashed lines, a District heating supply device 34.
  • the resulting vapor pressure can be lower be as the drum pressure, which is advantageously a deeper Grate unit temperature causes.
  • the manifold 30 in a vapor separator 35th to lead, so that the water / steam mixture enters the vapor separator, the separated steam then into the drum 28 of the boiler 3 to guide and the remaining saturated water in the feedwater tank 24th attributed, which thus additionally the cooling water 15 via a Heat exchanger 37 can be preheated.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kühlung von mit Kühlkanälen versehenen Teilen eines Feuerungsrostes, die während des Betriebes des Feuerungsrostes erhitzt werden können. Die Erfindung bezieht sich auf einen Feuerungsrost für eine Verbrennungsanlage zur Durchführung des Verfahrens.
Wassergekühlte Feuerungsroste mit einem von der Primärluft getrennten Kühlsystem sind bekannt, wie beispielsweise in EP 0 621 449 B1, EP 0 757 206, DE 44 00 992 C1 und WO 96/29544 A beschrieben.
Alle diese Feuerungsroste weisen ein Kühlsystem auf, das von der Wasserversorgung des dem Feuerungsrost nachgeordneten Abhitzekessels unabhängig ist. Diese Kühlsysteme haben den Nachteil, dass sie getrennte Förderpumpen benötigen und dass sie bei Umgebungsdruck oder bei geringfügig erhöhtem Druck arbeiten, so dass die Roststäbe und sonstige Teile des Feuerungsrostes, die gekühlt werden müssen, eine maximal der Siedetemperatur des Kühlwassers entsprechende, relativ niedrige Temperatur aufweisen, wodurch es Verluste bei der vorgewärmten Primärverbrennungsluft gibt. Außerdem wird durch die relativ kühlen Roststäbe der Verbrennungsablauf auf dem Rost gestört. Eine Wärmenutzung der abgeführten Wärmemenge ist wegen des tiefen Temperaturniveaus des Kühlwassers nur schwer oder überhaupt nicht möglich. Schließlich muss zur Sicherstellung der Kühlung des Verbrennungsrostes ein Notkühlsystem eingesetzt werden, was zusätzliche Investitionskosten verursacht.
In der DE 808263 C ist weiterhin ein Rost zur Verbrennung von Feststoffen offenbart, bei dem ein Abhitzekessel nachgeschaltet ist, dem über eine Speisewasserleitung mit Speisewasserpumpe und Speisewasserregelventil Speisewasser zugeführt wird. Damit werden zusätzliche Pumpensysteme überflüssig.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren zur besseren Kühlung eines Feuerungsrostes einer Verbrennungsanlage zu schaffen und die Kühlung eines Feuerungsrostes in einer Anlage zur Verbrennung von Feststeffen zur verbessern.
Unter einem gekühlten Feuerungsrost sollen nicht nur die Roststäbe, sondern gegebenenfalls auch Mittelbalken, Seitenabschlussplatten und der Absturz des Rostes verstanden werden.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst, wobei ein Teil des Speisewassers nach der Speisewasserpumpe und vor dem Speisewasserregelventil aus der Speisewasserleitung entnommen und unter Einsatz einer definierten Druckabsenkung den Kühlkanälen zugeführt wird, wobei die Regelung des Druckes des Kühlwassers und der Durchflussgeschwindigkeit in den Kühlkanälen so eingestellt wird, daß das Kühlwasser beim Durchströmen der Kühlkanäle auf Sattdampftemperatur erwärmt wird und somit ein Teil des Kühlwassers verdampft wird und anschließend einem Abnehmer zugeführt wird in einer Antage zur Verbrennung von Feststeffen zu verbesssern und anschließend einem Abnehmer.
Da für jeden Kesselbetrieb die einwandfreie Funktion der Wasserversorgung (Wasseraufbereitung, Wasservorrat, Kesselspeisepumpe) unabdingbare Voraussetzung ist, wird immer ein großer Aufwand getrieben, um diese Wasserversorgung sicherzustellen. Indem nun das Kühlwasser für den Verbrennungsrost von dieser sicheren Quelle angezapft wird, das heißt als Kühlwasser für den Rost vollentsalztes, entgastes Kesselspeisewasser benutzt wird, wird vorteilhaft gewährleistet, dass immer Kühlwasser in genügender Menge, mit genügendem Druck und in einwandfreier Qualität zur Verfügung steht.
Da die Kesselspeisewasserpumpe mit hohem Druck und großem Volumen fördert, was für den Abhitzekessel notwendig ist, steht trotz einer Absenkung des Druckes ein hohes Druckniveau zur Verfügung, so dass das Kühlwasser auf verhältnismäßig hohe Temperaturen erhitzt werden kann, bevor der Siedepunkt erreicht wird. Dies führt zu entsprechend hohen Temperaturen, insbesondere der Roststäbe, so dass eine nachteilige Beeinflussung des Verbrennungsablaufes auf dem Rost und eine Abkühlung der vorgewärmten Primärverbrennungsluft vermieden werden kann. Außerdem sind zusätzliche Pumpensysteme überflüssig. Von Vorteil ist auch, dass das Kühlwasser mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit durch die Kühlrohre innerhalb der zu kühlende Rostteile gepumpt wird, so dass man mit verhältnismäßig geringen Rohrdurchmessern der Kühlkanäle auskommt, wodurch eine Entmischung von Wasser und Dampf vermieden werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 5.
Hinsichtlich der Ausbildung einer Anlage zur Verbrennung von Feststeffen wird die Aufgabe der Erfindung, ausgehend von den Merkmalen des Anspruchs 6, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kühlkanäle einen vergleichsweise geringen Innendurchmesser aufweisen, dessen maximale Größe so ausgelegt ist, daß keine Entmischung von Wasser und Dampf erfolgt, und daß die Leitungen zu den Kühlkanälen, die in bewegten Rostbelageinheiten liegen, Rohre sind mit einen Innendurchmesser, welcher geringer ist als der Innendurchmesser der Kühlkanäle, und wobei die Zufuhrleitungen zwischen Speisewasserpumpe und Speisewasserventil mit der Speisewasserleitung verbunden sind und in den Zufuhrleitungen mindestens ein Ventil angeordnet ist, das die Menge des zuzuführenden Kühlwassers über ein automatisches Temperaturkontrollsystem regelt.
Dieser Feuerungsrost hat den Vorteil, dass er Kühlkanäle mit geringem Durchmesser aufweist, die in größerer Anzahl mit gleichmäßiger Verteilung innerhalb des Roststabes und der weiteren Rostteile eingegossen werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Kühlsystem mit nur wenig Wasser betreibbar ist, da die ganze fühlbare Wärme und ein Teil der Verdampfungswärme genutzt werden.
Es ist zweckmäßig, wenn als Abnehmer des erwärmten Kühlwassers bzw. Kühlwasser/Dampf-Gemisches entweder die Trommel des Kessels verwendet wird (dann erfolgt die Kühlung auf dem Druck- und Temperaturniveau der Trommel und die Kühlmitteltemperatur und die Materialtemperatur in der Rostbelageinheitenreihe ist etwa konstant), oder aber andere Abnehmer, wie z. B. Fernwärmeversorger, Speisewassertank, Luftvorwärmer eingesetzt werden, bei denen der sich einstellende Dampfdruck tiefer als der Trommeldruck sein kann, was dann entsprechend eine tiefere Rostbelageinheitentemperatur bewirkt.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Kühlwasser/Dampf-Gemisch einem Dampfabscheider zugeführt wird, der abgeschiedene Dampf in die Trommel geleitet wird und das zurückgebliebenen Sattwasser in das Speisewasser zurückgeführt wird. Zusätzlich kann damit das Kühlwasser vorgewärmt werden.
Es ist vorteilhaft, wenn in der mindestens einen Druckabfallstelle ein Druckabfall im Kühlwasser erzeugt wird, welcher mindestens ¼ des Druckabfalles zwischen dem Austritt aus der Speisewasserpumpe und dem Eintritt in die Trommel beträgt. Auf diese Weise wird in allen Kühlkreisläufen ein etwa konstanter Kühlwasserdurchfluss erreicht.
Weiterhin ist es zweckmässig, wenn als Druckabfallstellen Blenden, dünne Rohre oder Ventile benutzt werden, wobei letztere den Nachteil haben, dass sie teuer sind.
Es ist von Vorteil, wenn die Zu- und Abfuhrleitungen für das Kühlwasser mit mindestens einem Dehnungskreis ausgeführt sind. Infolge des kleinen Durchmessers der Leitungen und durch die angeordneten Dehnungskreise ist es somit möglich, ohne Probleme die thermischen Dehnungen und die Bewegungen der bewegten Rostbelageinheiten oder eines Teilrostes auszugleichen.
Schliesslich ist es zweckmässig, wenn pro Rostbelageinheitenreihe mehrere parallele Kühlkreisläufe vorgesehen sind, deren Anzahl von der thermischen Belastung der zu kühlenden Teile abhängig ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1
einen Längsschnitt einer schematisch dargestellten Müllverbrennungsanlage;
Fig. 2
eine schematische Darstellung des Kühlsystems eines wassergekühlten Rostes mit nachgeschaltetem Kessel in einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung, bei welcher als Abnehmer des erwärmten Kühlwassers bzw. des Wasser/Dampf-Gemisches die Trommel des Kessels fungiert und Ventile als Druckabfallstellen eingesetzt sind;
Fig. 3
eine schematische Darstellung eines Kühlsystems, das nicht unter die Erfindung fällt, eines wassergekühlten Rostes mit nachgeschaltetem Kessel , bei welcher als Abnehmer des erwärmten Kühlwassers bzw. des Wasser/Dampf-Gemisches die Trommel des Kessels fungiert und Blenden als Druckabfallstellen eingesetzt sind;
Fig. 4
eine zweite Ausführungsvariante der Erfindung analog zu Fig.2, bei welcher als Abnehmer des erwärmten Kühlwassers bzw. des Wasser/Dampf-Gemisches der Speisewassertank fungiert;
Fig. 5
eine dritte Ausführungsvariante der Erfindung analog zu Fig.2, bei welcher als Abnehmer des erwärmten Kühlwassers bzw. des Wasser/Dampf-Gemisches der Luftvorwärmer fungiert;
Fig. 6
eine vierte Ausführungsvariante der Erfindung analog zu Fig.2, bei welcher als Abnehmer des Wasser/Dampf-Gemisches ein Dampfabscheider fungiert, von welchem den Dampf in die Trommel und das Sattwasser in das Speisewasser geführt wird;
Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Die Strömungsrichtung der Medien ist mit Pfeilen bezeichnet.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der Fig. 1 bis 6 näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt einer schematisch dargestellten Müllverbrennungsanlage, welche im wesentlichen aus einem wassergekühlten Verbrennungsrost 1, einem darüber angeordneten Feuerraum 2 und einem nachgeschalteten Kessel 3 mit vertikalen Leerzügen 4 und einem horizontalem Bündelzug 5 besteht. Das Brenngut 6, in diesem Falle Müll, wird auf den Rost 1 aufgegeben und unter Zufuhr von Primärluft 7 und Sekundärluft 8 verbrannt. Die dabei entstehenden Rauchgase 9 gelangen in den Kessel 3, sie strömen unter Abgabe von Wärme durch die vertikalen Leerzüge 4 und den horizontalen Bündelzug 5 des Kessels 3 und werden dann einer nicht dargestellten Rauchgasreinigungsanlage zugeführt. Insoweit sind derartige Anlagen bekannt.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung das Kühlsystems des wassergekühlten Rostes 1 mit nachgeschaltetem Kessel 3 in einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung. Der Rost 1 besteht im wesentlichen aus mehreren Reihen (10.1, 10.2, 10.3...) von nebeneinander angeordneten Rostbelageinheiten 11. In Fig. 2 sind beispielhaft eine thermisch hochbelastete Reihe 10.1 und zwei thermisch niedrig belastete Reihen 10.2 und10.3 dargestellt, wobei die Reihe 10.2 eine feststehende Rostbelageinheitenreihe und die Reihe 10.3 eine bewegte Rostbelageinheitenreihe darstellen soll und die beiden Reihen 10.2 und 10.3 durch eine flexible Verbindungsleitung 38 verbunden sind. Die Rostbelageinheiten 11 können schmale Roststäbe oder breitere Rostplatten sein. Benachbarte Reihen überlappen sich dachziegelartig. Es können in Längsrichtung des Rostes abwechselnd bewegte und feststehende Reihen angeordnet sein oder es können alle Reihen bewegt sein. Der Rost 1 weist weiterhin Seitenwände 12 auf.
Sind die Rostbelageinheiten 11 in mehreren Rostbahnen nebeneinander angeordnet, dann sind diese Rostbahnen durch Mittelbalken 13 voneinander getrennt. In den Rostbelageinheiten 11, den Seitenwänden 12, den Mittelbalken 13 und dem nicht dargestellten Absturz des Rostes sind Kühlkanäle 14 zur Beaufschlagung mit Kühlwasser 15 angeordnet, was in Fig. 2 nur in der Rostbelageinheitenreihe 10.3 schematisch dargestellt ist. Die Kühlkanäle 14 sind vorzugsweise in die Rostbelageinheiten 11 eingegossene Rohrschlangen, welche mit Zufuhrleitungen 16 und Abfuhrleitungen 17 in Verbindungen stehen, wobei die Leitungen 16, 17 dünne Rohre sind, welche jeweils einen Dehnungskreis 18 aufweisen können. Die Kühlkanäle 14 haben einen vergleichsweise geringen Innendurchmesser, beispielsweise 14 mm. Dieser ist jeweils so ausgelegt, dass keine Entmischung von Wasser und Dampf in den Rohren erfolgt. Der Innendurchmesser der Zufuhrleitungen 16 ist wesentlich geringer als der Innendurchmesser der Kühlkanäle 14, beispielsweise 8 mm. Der Innendurchmesser der Abfuhrleitungen 17 ist wegen der sich bildenden Dampfphase etwas grösser als der der Zufuhrleitungen 16, aber immer noch wesentlich geringer als der Durchmesser der Kühlkanäle 14 in den Rostbelageinheiten 11.
In jeder Zufuhrleitung 16 sind ein Dreiwegeventil 19 und mindestens ein Ventil 20 eingebaut.
Die Zufuhrleitungen 16 zweigen alle von einer Leitung 21 ab, welche wiederum von der Speisewasserleitung 22 abzweigt, in welcher Kesselspeisewasser 23 vom Speisewassertank 24 über die Speisewasserpumpe 25 und das Speisewasserregelventil 26 über den Economiser 27 in die Trommel 28 des Kessels 3 geleitet wird. Der Abzweig der Leitung 21 von der Leitung 22 erfolgt dabei nach der Speisewasserpumpe 25 und vor dem Speisewasserregelventil 26.
Die Abfuhrleitungen 17 der Kühlsysteme weisen jeweils Rückschlagventile 29 auf und münden in eine Sammelleitung 30, welche an die Trommel 28 des Kessels 3 angeschlossen ist. Die Trommel 28 steht weiterhin mit einem Verdampfer 31 und einem Überhitzer 32 mit einer Wassereinspritzung 33, welche über ein Einspritzventil 36 geregelt wird, in Verbindung.
Das Kühlsystem des Rostes besteht aus mehreren parallel geschalteten Teilsystemen. In Fig. 2 sind beispielhaft dargestellt ein Teilsystem für die Kühlung der Seitenwände 12, ein Teilsystem für die Kühlung einer Rostbelageinheitenreihe 10.1 im thermisch hochbelasteten Teil des Rostes 1, ein Teilsystem für die Kühlung von zwei Rostbelageinheitenreihen 10.2 und 10.3 im thermisch niedriger belasteten Teil des Rostes 1 und ein Teilsystem für die Kühlung der Mittelbalken 13.
Zur Kühlung der Rostbelageinheiten 11, der Seitenwände 12 und der Mittelbalken 13 wird Kühlwasser 15 benutzt, welches ein Teilstrom des vollentsalzten entgasten Speisewassers 23 für den Betrieb des Kessels 3 ist. Dieses Kühlwasser 15 bypasst den Economiser 27, es wird nach der Speisewasserpumpe 25 und vor dem Speisewasserregelventil 26 aus der Speiseleitung 22 entnommen und strömt über die Leitung 15 in die Zufuhrleitungen 16 der parallelen Teilsysteme des Kühlsystems. Durch die Wahl dieser Entnahmestelle nach der Speisewasserpumpe 25 und vor dem Speisewasserregelventil 26 wird eine sichere Kühlwasserversorgung mit weitgehend konstantem Druck gewährleistet.
Die Rostkühlung erfolgt somit parallel zum Economiser-Betrieb. Da ein Teil des Kesselspeisewassers als Kühlwasser 15 genutzt wird, steht für die Rostkühlung immer genügend Wasser zur Verfügung, welches zudem eine einwandfreie Qualität und einen genügenden Druck aufweist.
Die Zu- und Abfuhr des Kühlwassers 15 zu den zu kühlenden Rostkomponenten 11, 12, 13 erfolgt über die Leitungen 16 und 17, welche Rohre mit sehr kleinem Durchmesser sind. Dank diesem kleinen Durchmesser sind diese so flexibel, dass sie die Bewegung der Rostbelageinheiten oder eines Teilrostes, die z. B. +/- 350 mm betragen können, ohne weiteres mitmachen. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsvariante sind Dehnungskreise 18 in den Leitungen 16, 17 vorgesehen zum Ausgleich der Bewegung bzw. der thermischen Dehnungen. Selbstverständlich können die Leitungen 16, 17 auch ohne Dehnungskreise 18 ausgebildet sein, wie in Fig. 2 beim Teilkühlsystem des Mittelbalkens 13 dargestellt ist.
In jedem Teilsystem wird im Kühlwasser 15 über das mindestens eine, in der Leitung 16 angeordnete Drosselventil 20 ein Druckabfall bewirkt, welcher mindestens ¼ des Druckabfalls zwischen dem Austritt aus der Speisewasserpumpe 25 und dem Eintritt in die Trommel 28 beträgt.
Das Kühlwasser 15 wird bei der Kühlung der Rostbelageinheiten 11, der Seitenwände 12 und der Mittelbalken 13 mindestens bis nahe an die Sattdampftemperatur erwärmt. Im Normalfall wird das Kühlwasser 15 bis auf die Sattdampftemperatur erwärmt, so dass ein Teil des Wassers 15 verdampft. Das Kühlwasser kann auch vollständig bzw. zu einem grossen Teil (Dampfgehalt > 0.3) verdampfen, d. h. die Kühlung erfolgt nach dem Einrohrkesselprinzip.
Die Wärme aus den zu kühlenden Rostkomponenten wird mit dem Wasser bzw. dem Wasser/Dampf-Gemisch abgeführt. Pro Teilsystem des Kühlsystems fliesst nur sehr wenig Kühlwasser 15, so die ganze fühlbare Wärme und ein Teil der Verdampfungswärme genutzt wird. Deshalb sind die Kühlkanäle 14, also die Kühlrohre nur von relativ kleinem Durchmesser. Da hat wiederum den Vorteil, dass sich Dampf und Wasser nicht entmischen. Dank der stets sicheren Wasserversorgung für die Kühlung erübrigt sich die Forderung nach der Gewähr von Notlaufeigenschaften, so dass als Rostbelagmaterial kein teurer hochlegierter Stahlguss eingesetzt werden, sondern preiswerteres niedriglegiertes Material verwendet werden kann.
Austrittsseitig wird das erwärmte Kühlwasser bzw. Wasser/Dampf-Gemisch über die Leitungen 17 in eine Sammelleitung 30 und von dort aus in die Trommel 28 geführt. Die Kühlung erfolgt somit auf einem Druck- und Temperaturniveau, das nur wenig über dem der Trommel 28 liegt. Von Vorteil ist, dass die Abgabe der abgeführten Wärmemenge in die Trommel 28 immer möglich ist.
Da die anfallende Wärmemenge in verschiedenen Rostbelageinheitenreihen 10.1, 10.2 sehr unterschiedlich sein kann, ist es vorteilhaft, eine automatische Regelung vorzusehen. Dies ist anhand der gestrichelten Linie in der Mitte von Fig. 2 verdeutlicht. Ein Temperaturkontrollsystem TCA misst die Austrittstemperatur des erwärmten Kühlmediums in der Leitung 17. Die entsprechenden Signale werden zum Ventil 20 geleitet, welches in Abhängigkeit von der jeweiligen Temperaturhöhe die Menge der zuzuführenden Kühlwassers 15 regelt, d. h. bei einem hohen Temperaturwert wird sich das Ventil 20 weiter öffnen, so dass mehr Kühlwasser 15 in die entsprechenden Kühlkanäle 14 geleitet wird als bei einer niedrigeren Temperatur. Auf diese Weise kann die Kühlung optimiert werden, wobei in diesem Falle leicht überhitzter Dampf erzeugt wird (Einrohrkesselprinzip).
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Kühlsystems eines wassergekühlten Rostes mit nachgeschaltetem Kessel. Diese unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten und oben beschriebenen Variante nur dadurch, dass als Druckabfallstellen 20 Blenden verwendet werden. Ebenso sind dünne Röhrchen oder handbetätigte Nadelventile einsetzbar.
Es ist möglich, das erwärmte Kühlwasser bzw. den bei der Kühlung entstandenen Dampf zu einem anderen Abnehmer zu führen. Dabei wird das erwärmte Kühlwasser einem Teil des Dampfnetzes zugeführt. In welchem der Druck tiefer ist als der Trommeldruck. Dies ist in den Figuren 4 bis 6 dargestellt.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsvariante der Erfindung analog zu Fig. 2, bei welcher als Abnehmer des erwärmten Kühlwassers 15 bzw. des Wasser/Dampf-Gemisches nicht der Kessel 28, sondern der Speisewassertank 24 fungiert.
In der in Fig. 5 dargestellten Variante ist dagegen der Abnehmer der Luftvorwärmer (Economiser 27) oder wie gestrichelt dargestellt, eine Fernwärmeversorgungseinrichtung 34.
Bei diesen beschriebenen Varianten kann der sich einstellende Dampfdruck tiefer als der Trommeldruck sein, was vorteilhafterweise eine tiefere Rostbelageinheitentemperatur bewirkt.
Schliesslich ist es gemäss der in Fig. 6 gezeigten weiteren Ausführungsvariante der Erfindung auch möglich, die Sammelleitung 30 in einen Dampfabscheider 35 zu führen, so dass das Wasser/Dampf-Gemisch in den Dampfabscheider gelangt, den abgeschieden Dampf anschliessend in die Trommel 28 des Kessels 3 zu leiten und das zurückgebliebene Sattwasser in den Speisewassertank 24 zurückzuführen, wobei damit zusätzlich das Kühlwasser 15 über einen Wärmetauscher 37 vorgewärmt werden kann.
Es ist ebenfalls von Vorteil, wenn die Wasserzufuhrleitung 16 zu einer bewegten Rostbelageinheitenreihe 10.3 führt, diese über eine flexible Verbindungsleitung 38 mit einer feststehenden Rostbelageinheitenreihe 10.2 verbunden ist und die Abfuhrleitung 17 von der feststehenden Rostbelageinheitenreihe 10.2 zur Sammelleitung 30 führt. In diesem Falle kann die Abfuhrleitung 17 einen grösseren Durchmesser haben, da sie nicht flexibel sein muss und das darin enthaltene Wasser/Dampf-Gemisch erzeugt nur einen kleinen Druckabfall.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
Bezugszeichenliste
1
Rost
2
Feuerraum
3
Abhitzekessel
4
Leerzug
5
Bündelzug
6
Brenngut, Feststoffe (Müll)
7
Primärluft
8
Sekundärluft
9
Rauchgase
10
Rostbelageinheitenreihe
11
Rostbelageinheit, z. B. Roststab, Rostplatte
12
Seitenwand
13
Mittelbalken
14
Kühlkanal in Pos. 11, 12, 13
15
Kühlwasser
16
Zufuhrleitung zu Pos. 14
17
Abfuhrleitung von Pos.14
18
Dehnungskreis
19
Dreiwegeventil
20
Drosselventil
21
Leitung für Pos. 15, aus Pos. 22 abgezweigt
22
Speisewasserleitung
23
Speisewasser
24
Speisewassertank
25
Speisewasserpumpe
26
Speisewasserregelventil
27
Economiser
28
Trommel (Abnehmer)
29
Rückschlagventil
30
Sammelleitung
31
Verdampfer
32
Überhitzer
33
Wassereinspritzung
34
Fernwärmeversorgungseinrichtung
35
Dampfabscheider
36
Einspritzventil
37
Wärmetauscher
38
flexible Verbindungsleitung
TCA
Temperaturkontrollsystem

Claims (10)

  1. Verfahren zur Kühlung eines Rostes (1) für einen Feuerraum (2) mittels Wasser (15), wobei stromab des Feuerraumes (2) ein Abhitzekessel (3) nachgeschaltet ist, dem über eine Speisewasserleitung (22) mit Speisewasserpumpe (25) und Speisewasserregelventil (26) Speisewasser (23) zugeführt wird, und der Rost (1) im wesentlichen aus mehreren in Reihen (10) nebeneinander angeordneten Rostbelageinheiten (11) sowie Seitenwänden (12) und gegebenenfalls Mittelbalken (13) und Abstürzen besteht, innerhalb derer das Kühlwasser (15) in Kühlkanälen (14) entlanggeführt wird, wobei ein Teil des Speisewassers (23) nach der Speisewasserpumpe (25) und vor dem Speisewasserregelventil (26) aus der Speisewasserleitung (22) entnommen und unter Einsatz einer definierten Druckabsenkung (20) den Kühlkanälen (14) zugeführt wird, wobei die Regelung des Druckes des Kühlwassers (15) und der Durchflussgeschwindigkeit in den Kühlkanälen (14) so eingestellt wird, dass das Kühlwasser (15) beim Durchströmen der Kühlkanäle (14) auf Sattdampftemperatur erwärmt wird und somit ein Teil des Kühlwassers (15) verdampft wird und anschließend einem Abnehmer (24, 27, 28, 34, 35) zugeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erwärmte Kühlwasser bzw. Kühlwasser/Dampf-Gemisch der Trommel (28) des Abhitzekessels (3) zugeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erwärmte Kühlwasser bzw. Kühlwasser/Dampf-Gemisch einem Teil des Dampfnetzes zugeführt wird, in welchem der Druck tiefer als der Trommeldruck ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlwasser/Dampf-Gemisch einem Dampfabscheider (35) zugeführt wird, der abgeschiedene Dampf in die Trommel (28) geleitet wird und das zurückgebliebenen Sattwasser in den Speisewassertank (24) zurückgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der mindestens einen Druckabfallstelle (20) ein Druckabfall im Kühlwasser (15) erzeugt wird, welcher mindestens ¼ des Druckabfalles zwischen dem Austritt aus der Speisewasserpumpe (25) und dem Eintritt in den Abnehmer (24, 27, 28, 34, 35) beträgt.
  6. Anlage zur Verbrennung von Feststoffen (6), mit einem Rost, welcher nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gekühlt wird, wobei der Rost (1) im wesentlichen aus mehreren in Reihen (10) nebeneinander angeordneten Rostbelageinheiten (11), die in Längsrichtung der Rostes abwechselud feststewend und/oder bewegbar ausgeführt sind, sowie Seitenwänden (12) und gegebenenfalls Mittelbalken (13) und Abstürzen mit jeweils darin angeordneten Kühlkanälen (14) zur Beaufschlagung mit Kühlwasser (15) und aus Zu- (16) und Abfuhrleitungen (17) sowie flexiblen Verbindungsleitungen (38) für die Kühlkanäle (14) besteht, und dem Rost (1) ein Abhitzekessel (3) nachgeschaltet ist, dem über eine Speisewasserleitung (22) mit Speisewasserpumpe (25) und Speisewasserregelventil (26) Speisewasser (23) zuführbar ist, wobei die Kühlkanäle (14) einen vergleichsweise geringen Innendurchmesser aufweisen, dessen maximale Grösse so ausgelegt ist, dass keine Entmischung von Wasser und Dampf erfolgt, und dass die Leitungen (16, 17, 38) zu den Kühlkanälen (14), die in bewegten Rostbelageinheiten (11) liegen, Rohre sind mit einen Innendurchmesser, welcher geringer ist als der Innendurchmesser der Kühlkanäle (14), und wobei die Zufuhrleitungen (16) zwischen Speisewasserpumpe (25) und Speisewasserregelventil (26) mit der Speisewasserleitung (22) verbunden sind und in den Zufuhrleitungen (16) mindestens ein Ventil (20) angeordnet ist, das die Menge des zu zuführenden Kühlwassers über ein automatisches Temperatur kontrollsystem (TCA) regelt.
  7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (14) eingegossene Rohrschlangen sind.
  8. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- (16) und Abfuhrleitungen (17) für das Kühlwasser (15) mit mindestens einem Dehnungskreis (18) ausgeführt sind.
  9. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere parallele Teilsysteme des Kühlsystems vorhanden sind, deren Anzahl von der thermischen Belastung der zu kühlenden Teile abhängig ist.
  10. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrleitung (16) des Kühlwassers (15) mit einer bewegten Rostbelageinheitenreihe (10.3) verbunden ist, welche wiederum über eine flexible Verbindungsleitung (38) mit einer feststehenden Rostbelageinheitenreihe (10.2) verbunden ist.
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