EP2220434B1

EP2220434B1 - Fluidized-bed furnace

Info

Publication number: EP2220434B1
Application number: EP08865868A
Authority: EP
Inventors: Michael Kaden
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-12-22
Filing date: 2008-10-18
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2028-10-18
Also published as: PL2220434T3; EP2220434A1; ATE554344T1; WO2009080140A1; DK2220434T3

Abstract

The invention relates to a fluidized-bed furnace (1) having a first stationary fluidized bed (6) to which fuels which are to be burnt can be fed. A second stationary fluidized bed (6') having immersed heating surfaces is assigned to the first fluidized bed (6). Heat output from the first fluidized bed (6) is obtained by surplus bed material (10) being fed automatically from the first fluidized bed (6) to the second fluidized bed (6'). Cooled bed material (21) from the second fluidized bed (6') can be recirculated to the first fluidized bed (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Wirbelschichtfeuerung.The invention relates to a fluidized bed combustion.

Derartige Wirbelschichtfeuerungen werden in vielfältigen Ausführungsformen eingesetzt, um Brennstoffe, insbesondere auch Abfallstoffe, zu verfeuern und damit Heißgas zu generieren, welches für weitere Prozesse genutzt werden kann.Such fluidized bed combustion systems are used in various embodiments in order to burn fuels, in particular also waste materials, and thus to generate hot gas, which can be used for further processes.

Derartige Wirbelschichtfeuerungen sind typischerweise in einem Ofen integriert und weisen wenigstens ein Wirbelbett auf, das inertes Material wie zum Beispiel Sand, Kalkstein oder Asche, enthält, welchem über eine Düsenanordnung Gas, insbesondere Luft, zugeführt wird. Weiter werden dem Ofen über eine Zuführeinrichtung die zu verfeuernden Brennstoffe zugeführt. Durch die Bedüsung mit der Düsenanordnung wird das inerte Material aufgewirbelt und durchmischt sich mit dem zu verfeuernden Brennstoff. Die Zündung während des Aufheizens des Verbrennungsprozesses erfolgt mittels eines Brenners.Such fluidized bed combustors are typically integrated in a furnace and have at least one fluidized bed containing inert material, such as sand, limestone or ash, to which gas, in particular air, is supplied via a nozzle arrangement. Further, the furnace to be fired fuels are supplied via a feeder. By spraying with the nozzle assembly, the inert material is fluidized and mixed with the fuel to be fired. The ignition during the heating of the combustion process by means of a burner.

Generell wird zwischen einer stationären und zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung unterschieden. Bei einer stationären Wirbelschichtfeuerung verbleibt das mit der Düsenanordnung aufgewirbelte inerte Material im Wirbelbett. Bei einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung dagegen steigt das inerte Material bis an die Oberseite des Ofens auf und wird typisch über Zyklone und Wärmetauscher auf das Wirbelbett zurückgeleitet.In general, a distinction is made between stationary and circulating fluidized bed firing. In a stationary fluidized bed combustion, the inert material stirred up by the nozzle arrangement remains in the fluidized bed. In contrast, in a circulating fluidized bed furnace, the inert material rises to the top of the furnace and is typically returned to the fluidized bed via cyclones and heat exchangers.

Bei einer stationären Wirbelschichtfeuerung kann ein Betrieb mit oder ohne Tauchheizflächen vorgesehen sein. Bei einem Betrieb ohne Tauchheizflächen ist generell kein Wärmeaustrag aus dem Wirbelbett möglich. Durch das Vorsehen von Tauchheizflächen ist zwar ein Wärmeaustrag möglich, jedoch ist dieser stets abhängig von der Heißgaserzeugung, insbesondere von der erzeugten Heißgaswärme.In a stationary fluidized bed combustion operation with or without Tauchheizflächen can be provided. In the case of operation without immersion heating surfaces, no heat emission from the fluidized bed is generally possible. By providing Although a heat discharge is possible from immersion heating surfaces, this is always dependent on the generation of hot gas, in particular on the generated hot gas heat.

Bei einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung ist durch die Rückführung des aus dem Wirbelbett aufgewirbelten inerten Materials über Wärmetauscher generell ein einstellbarer Wärmeaustrag möglich. Nachteilig bei zirkulierenden Wirbelschichtfeuerungen ist jedoch der hohe konstruktive Aufwand, der insbesondere durch die Rückführung des aufgewickelten Materials entsteht. Problematisch sind weiterhin die hohen Teilchengeschwindigkeiten innerhalb der Wirbelschichtfeuerung, was zu einem erhöhten Verschleiß von Bauteilen innerhalb der Wirbelschichtfeuerung führt und den hohen Kraftbedarf der Gebläse bedingt.In a circulating fluidized bed combustion is generally possible by the return of the fluidized material stirred up from the fluidized bed via heat exchangers an adjustable heat output. However, the disadvantage of circulating fluidized-bed furnaces is the high constructional complexity which arises, in particular, due to the return of the wound-up material. Also problematic are the high particle velocities within the fluidized bed combustion, which leads to an increased wear of components within the fluidized bed combustion and requires the high power requirement of the fan.

Aus der EP 0 262 105 ist eine Wirbelschichtfeuerung bekannt, die ein erstes Wirbelbett und ein seitlich neben diesem angeordnetes zweites Wirbelbett aufweist. Während des Betriebs erfolgt ein Übertrag von Bettmaterial vom ersten Wirbelbett zum zweiten Wirbelbett. Über eine Zuleitung und einen Injektor wird gekühltes Bettmaterial aus dem zweiten Wirbelbett zum ersten Wirbelbett rückgeführt.From the EP 0 262 105 a fluidized bed combustion is known which has a first fluidized bed and a laterally arranged next to this second fluidized bed. During operation, a transfer of bed material from the first fluidized bed to the second fluidized bed takes place. Via a feed line and an injector cooled bed material from the second fluidized bed is recycled to the first fluidized bed.

Eine entsprechende Wirbelschichtfeuerung ist aus der US 5,060,599 A bekannt.A corresponding fluidized bed furnace is from the US 5,060,599 A known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine stationäre Wirbelschichtfeuerung mit verbesserter Funktionalität bereitzustellen.The invention has for its object to provide a stationary fluidized bed with improved functionality.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.To solve this problem, the features of claim 1 are provided. Advantageous embodiments and expedient developments of the invention are described in the subclaims.

Die Erfindung betrifft eine Wirbelschichtfeuerung mit einem ersten stationären Wirbelbett, welchem zu verfeuernde Brennstoffe zuführbar sind. Dem ersten Wirbelbett ist ein zweites stationäres Wirbelbett mit Tauchheizflächen zugeordnet. Ein Wärmeaustrag aus dem ersten Wirbelbett wird dadurch erhalten, indem überschüssiges Bettmaterial selbsttätig vom ersten Wirbelbett auf das zweite Wirbelbett geführt ist. Zudem ist im zweiten Wirbelbett gekühltes Bettmaterial zu dem ersten Wirbelbett rückführbar. Die Wirbelschichtfeuerung weist einen Ofen auf und ist in diesen integriert. Zum Auslass von Heißgas aus dem Ofen ist ein an einer Seitenwand des Ofens angeordneter Zyklon vorgesehen, mittels dessen wird im Inneren des Ofens eine in horizontaler Richtung gerichtete, zirkulierende Strömung oberhalb der Wirbelbette generiert. Ein Teil der mittels des Zyklons aus dem Ofen ausgeführten Heißgase wird mittels einer Sekundärlufteinblasvorrichtung in den Ofen rückgeführt und/oder Mischluft oder Gase zur Rauchgasentstickung werden in den Zyklon eingeblasen, um die zirkulierende Strömung im Ofen zu verstärken.The invention relates to a fluidized bed combustion with a first stationary fluidized bed, which are supplied to fuels to be fired. The first Fluidized bed is associated with a second stationary fluidized bed with Tauchheizflächen. A heat output from the first fluidized bed is obtained by excess bed material is automatically guided from the first fluidized bed to the second fluidized bed. In addition, cooled bed material is traceable to the first fluidized bed in the second fluidized bed. The fluidized bed furnace has an oven and is integrated in this. For discharging hot gas from the furnace, a cyclone disposed on a side wall of the furnace is provided, by means of which a circulating flow directed above the fluidized bed is generated in the interior of the furnace in a horizontal direction. A portion of the hot gases discharged from the furnace by means of the cyclone are returned to the furnace by means of a secondary air injector and / or mixed air or flue gas denitration gases are injected into the cyclone to enhance the circulating flow in the furnace.

Mit der erfindungsgemäßen stationären Wirbelschichtfeuerung wird einerseits durch die Verbrennung von Brennstoffen Heißgas erzeugt. Dieses Heißgas kann für unterschiedliche Prozesse genutzt werden.With the stationary fluidized bed combustion according to the invention hot gas is generated on the one hand by the combustion of fuels. This hot gas can be used for different processes.

Weiterhin kann auch die über die Tauchheizfläche vom ersten Wirbelbett ausgetragene Wärme für externe Prozesse genutzt werden. Besonders vorteilhaft sind die Tauchheizflächen von den Oberflächen einer Wärmetauscheranordnung gebildet. Dort werden Wärmetauscherflüssigkeiten, insbesondere Thermalöl, durch die aus dem ersten Wirbelbett ausgetragene Wärme erhitzt.Furthermore, the heat discharged via the immersion heating surface from the first fluidized bed can also be used for external processes. Particularly advantageously, the immersion heating surfaces are formed by the surfaces of a heat exchanger arrangement. There, heat exchange fluids, in particular thermal oil, are heated by the heat discharged from the first fluidized bed.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass für die Wirbelschichtfeuerung ein einstellbarer Wärmeaustrag ermöglicht wird, wodurch bei unterschiedlichen Prozessparametern ein optimaler Verbrennungsprozess erhalten wird.An essential advantage of the invention is that an adjustable heat output is made possible for the fluidized bed combustion, whereby an optimal combustion process is obtained at different process parameters.

Besonders vorteilhaft hierbei ist, dass bei der erfindungsgemäßen Wirbelschichtfeuerung die Einstellung des Wärmeaustrags völlig unabhängig von der Einstellung der Temperatur des mit der Wirbelschichtfeuerung erzeugten Heißgases erfolgen kann.It is particularly advantageous that in the fluidized bed combustion according to the invention, the setting of the heat output can be completely independent of the setting of the temperature of the hot gas generated by the fluidized bed combustion.

Die Einstellung der Heißgastemperatur erfolgt durch die Vorgabe des Luft-/Brennstoffverhältnisses, das heißt dem Verhältnis der dem ersten Wirbelbett zugeführten Luftmenge und der Menge der zugeführten Brennstoffe. Davon unabhängig kann der Wärmeaustrag vorteilhaft dadurch eingestellt werden, dass die Menge des zum ersten Wirbelbetts rückgeführten Bettmaterials eingestellt wird. Bei einem Überschuss an Bettmaterial im ersten Wirbelbett läuft dieses auf das zweite Wirbelbett über und wird durch den Kontakt mit der Tauchheizfläche gekühlt. Je mehr von dem gekühlten Bettmaterial vom zweiten Wirbelbett zum ersten Wirbelbett rückgeführt wird, desto größer der Überschuss an Bettmaterial, desto mehr Bettmaterial wird vom ersten in das zweite Wirbelbett geführt. Dadurch wird ein umso größerer Wärmeaustrag erhalten, je größer die in das erste Wirbelbett rückgeführte Menge an Bettmaterial ist.The setting of the hot gas temperature is carried out by the specification of the air / fuel ratio, that is, the ratio of the air volume supplied to the first fluidized bed and the amount of fuel supplied. Irrespective of this, the heat release can be advantageously adjusted by adjusting the amount of bed material returned to the first fluidized bed. If there is an excess of bed material in the first fluidized bed, this flows over to the second fluidized bed and is cooled by the contact with the immersion heating surface. The more of the cooled bed material returned from the second fluidized bed to the first fluidized bed, the greater the excess bed material, the more bed material is passed from the first to the second fluidized bed. As a result, the greater the amount of heat released, the greater the amount of bed material returned to the first fluidized bed.

Als Rückführeinheit ist bevorzugt ein Rohrsystem mit wenigstens einer Düse vorgesehen, die von einer Steuereinheit gesteuert ist. Über die Steuereinheit kann so die rückgeführten Menge an Bettmaterial präzise vorgegeben werden. Insbesondere kann die Mengensteuerung des rückgeführten Bettmaterials in einen Regelkreis eingebunden sein, wobei die rückgeführte Menge des Bettmaterials abhängig von der Temperatur des in den Wärmetauschern geführten Thermalöls vorgebbar ist.As a return unit, a pipe system with at least one nozzle is preferably provided, which is controlled by a control unit. About the control unit so the amount of recycled bedding material can be precisely specified. In particular, the quantity control of the recycled bed material can be integrated into a control loop, wherein the recycled amount of the bed material can be predetermined depending on the temperature of the guided in the heat exchangers thermal oil.

Da bei der erfindungsgemäßen Wirbelschichtfeuerung der Wärmeaustrag über das zweite Wirbelbett unabhängig von der Einstellung der Heißgastemperatur, die durch die Vorgabe des Luft-Brennstoffverhältnisses vorgegeben wird, erfolgt, kann der Wirkungsgrad der Wirbelschichtfeuerung in weiten Bereichen optimal eingestellt werden.Since in the fluidized bed combustion according to the invention the heat removal via the second fluidized bed is independent of the setting of the hot gas temperature, which is predetermined by the specification of the air-fuel ratio, the efficiency of the fluidized bed combustion can be optimally adjusted within wide ranges.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Wirbelschichtfeuerung besteht darin, dass das erste Wirbelbett im Vergleich zu bekannten Wirbelbetten mit Tauchheizflächen eine signifikant geringere Höhe hat, da die Tauchheizflächen in das zweite Wirbelbett verlagert sind. Dadurch ist die benötigte Pressung der Verbrennungsluft, welche linear mit der Wirbelbetthöhe ansteigt, bei dem ersten Wirbelbett der erfindungsgemäßen Wirbelschichtfeuerung erheblich geringer als bei bekannten Wirbelbetten mit dort integrierten Tauchheizflächen. Die geringe benötigte Pressung führt zu einer erheblichen Reduktion der benötigten Ventilatorleistung und somit zu einer erheblichen Reduktion der Betriebskosten. Für das zweite Wirbelbett wird zwar eine hohe Pressung der Verbrennungsluft benötigt, jedoch ist das zweite Wirbelbett erheblich kleiner als das erste Wirbelbett und die Gasgeschwindigkeit ist geringer als im ersten Wirbelbett, so dass in der Summe ein erheblicher Einspareffekt verbleibt.Another essential advantage of the fluidized bed combustion according to the invention is that the first fluidized bed has a significantly lower height in comparison to known fluidized beds with immersion heating surfaces, since the immersion heating surfaces are displaced into the second fluidized bed. As a result, the required pressure of the combustion air, which increases linearly with the fluidized bed height, in the first fluidized bed of fluidized bed combustion according to the invention is considerably lower than in known fluidized beds with immersion heating surfaces integrated there. The low pressure required leads to a significant reduction of the required fan power and thus to a significant reduction in operating costs. Although a high pressure of the combustion air is required for the second fluidized bed, however, the second fluidized bed is considerably smaller than the first fluidized bed and the gas velocity is lower than in the first fluidized bed, so that overall a considerable saving effect remains.

Vorteilhaft ist der Bereich des zweiten Wirbelbetts mit der Wirbelschichtfeuerung räumlich vom Ofen mit dem ersten Wirbelbett getrennt. Zudem sind vorteilhaft die Gasgeschwindigkeiten im zweiten Wirbelbett erheblich geringer als im ersten Wirbelbett. Damit findet im Bereich des zweiten Wirbelbetts, wo sich die Wärmetauscheranordnung befindet, nahezu keine Verbrennung von Brennmaterial statt, so dass dort auch keine oder nahezu keine Schadstoffe anfallen, wodurch kein oder nur ein geringer Verschleiß der Wärmetauscheranordnung durch Korrosion gegeben ist.Advantageously, the area of the second fluidized bed with the fluidized bed combustion is spatially separated from the furnace with the first fluidized bed. In addition, the gas velocities in the second fluidized bed are advantageously considerably lower than in the first fluidized bed. Thus takes place in the region of the second fluidized bed, where the heat exchanger assembly is, almost no combustion of fuel, so that there are no or almost no pollutants, whereby no or only a slight wear of the heat exchanger assembly is given by corrosion.

Die die Tauchheizflächen bildende Wärmetauscheranordnung ist besonders vorteilhaft als modulare, austauschbare Einheit ausgebildet, wodurch die erfindungsgemäße Wirbelschichtfeuerung schnell und einfach umgerüstet werden kann.The heat exchanger arrangement forming the immersion heating surfaces is particularly advantageously designed as a modular, exchangeable unit, whereby the fluidized bed combustion according to the invention can be converted quickly and easily.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Wärmetauscherrohre der Wärmetauscheranordnung in Halterungen gelagert, die unregelmäßige Abstände zueinander aufweisen.According to a particularly advantageous embodiment, the heat exchanger tubes of the heat exchanger assembly are mounted in holders which have irregular distances from one another.

Durch die Anordnung der Halterungen zur Lagerung der Wärmetauscherrohre in unterschiedlichen Abständen zueinander können Schwingungen der Wärmetauscherrohre während des Betriebs der Wirbelschichtfeuerung wirkungsvoll gedämpft werden. Durch die unterschiedlichen Abstände der Halterungen zueinander werden nämlich Schwingungen der Wärmetauscherrohre in Form von stehenden Wellen vermieden, wodurch die Lebensdauer der Wärmetauscherrohre gezielt erhöht wird.Due to the arrangement of the holders for supporting the heat exchanger tubes at different distances from one another, vibrations of the heat exchanger tubes can be effectively damped during operation of the fluidized bed combustion. Due to the different distances of the brackets to each other namely vibrations of the heat exchanger tubes are avoided in the form of standing waves, whereby the life of the heat exchanger tubes is specifically increased.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dem zweiten Wirbelbett eine Düsenanordnung zugeordnet, die es erlaubt die einzelnen Segmente der Wärmetauscherrohre zwischen den einzelnen Halterungen separat mit Luft zu beaufschlagen, wodurch der Wärmeaustrag mit der Wärmetauscheranordnung gezielt gesteuert werden kann.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, a nozzle arrangement is associated with the second fluidized bed, which allows the individual segments of the heat exchanger tubes between the individual brackets separately to apply air, whereby the Wärmeaustrag can be specifically controlled with the heat exchanger assembly.

Die erfindungsgemäße Wirbelschichtfeuerung kann generell dahingehend modifiziert oder erweitert sein, dass anstelle von einem ersten Wirbelbett und einem zweiten Wirbelbett auch mehrere erste Wirbelbett und/oder mehrere zweite Wirbelbette vorgesehen sein können, wobei unterschiedliche geometrische Anordnungen der Wirbelbette möglich sind.The fluidized bed combustion according to the invention can generally be modified or extended so that instead of a first fluidized bed and a second fluidized bed, a plurality of first fluidized bed and / or a plurality of second fluidised bed can be provided, wherein different geometric arrangements of the fluidized bed are possible.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass zum Auslass von Heißgas aus dem Ofen der Wirbelschichtfeuerung ein an einer Seitenwand des Ofens angeordneter Zyklon vorgesehen ist, mittels dessen im Innenraum des Ofens eine in horizontaler Richtung gerichtete, zirkulierende Strömung oberhalb der Wirbelbette generiert wird.An essential aspect of the invention consists in that a cyclone arranged on a side wall of the furnace is provided for the outlet of hot gas from the furnace of the fluidized bed furnace, by means of which a circulating, circulating flow above the fluidized bed directed in the horizontal direction is generated in the interior of the furnace.

Vorteilhaft hierbei ist gegenüber Auslässen an der Oberseite des Ofens, dass durch die in horizontaler Richtung verlaufende Strömung des Heißgases innerhalb des Ofens nahezu kein Bettmaterial von den Wirbelbetten aufgewirbelt wird.In this case, it is advantageous with respect to outlets at the top of the furnace that almost no bed material is whirled up by the fluidized beds due to the flow of the hot gas within the furnace in the horizontal direction.

Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass der Zyklon an der Außenseite des Ofens angeordnet sein kann, das heißt im Feuerraum müssen keine entsprechenden Komponenten eingebaut werden.Another advantage of this arrangement is that the cyclone can be arranged on the outside of the furnace, that is, in the furnace no corresponding components must be installed.

Erfindungsgemäß wird ein Teil der mittels des Zyklons aus dem Ofen ausgeführten Heißgase mittels einer Sekundärlufteinblasvorrichtung in den Ofen rückgeführt, so dass die zirkulierende Strömung im Ofen verstärkt wird.According to the invention, part of the hot gases discharged from the furnace by means of the cyclone are returned to the furnace by means of a secondary air injection device, so that the circulating flow in the furnace is intensified.

Durch die Sekundärlufteinblasvorrichtung können Staubteilchen, die im mit dem Zyklon aus dem Ofen ausgeleiteten Heißgasstrom enthalten sind, in den Ofen rückgeführt werden, so dass diese dann im Ofen sicher verbrannt werden.By the secondary air blowing dust particles that are contained in the outgoing with the cyclone from the furnace hot gas stream can be recycled into the oven, so that they are then burned safely in the oven.

Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, dass in den Zyklon selbst Mischluft oder Gase zur Rauchgasentstickung eingeblasen werden. Das Einblasen erfolgt dabei bevorzugt so, dass die horizontale zirkulierende Strömung im Ofen dadurch verstärkt wird. Das Einblasen von Mischluft fördert dabei die Nachverbrennung von im Heißgasstrom enthaltenem Kohlenmonoxid und/oder Kohlenwasserstoffen. Das Einblasen von Gasen mit Ammoniak oder Harnstoff zur Rauchgasentstickung ist im Bereich des Zyklons besonders effizient, da dort durch eine starke Gasverwirbelung die hierfür erforderlichen chemischen Reaktionen besonders gut ablaufen.A further variant of the invention provides that mixed air or gases for flue gas denitration are blown into the cyclone itself. The injection is preferably carried out so that the horizontal circulating flow is thereby enhanced in the oven. The injection of mixed air thereby promotes the afterburning of carbon monoxide and / or hydrocarbons contained in the hot gas stream. The blowing of gases with ammonia or urea for flue gas denitrification is particularly efficient in the area of the cyclone, since There by a strong Verwverwirbelung the necessary chemical reactions run particularly well.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Figur 1:: Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wirbelschichtfeuerung.
Figur 2:: Wärmetauscheranordnung für die Wirbelschichtfeuerung gemäß Figur 1.
Figur 3:: Detaildarstellung der Wärmetauscheranordnung gemäß Figur 2.
Figur 4:: Außenansicht einer Variante der Wirbelschichtfeuerung gemäß Figur 1.
Figur 5:: Teildarstellung der Auslassvorrichtung der Wirbelschichtfeuerung gemäß Figur 4.

The invention will be explained below with reference to the drawings. Show it:

FIG. 1:: Embodiment of the fluidized bed combustion according to the invention.
FIG. 2:: Heat exchanger arrangement for fluidized bed combustion according to FIG. 1 ,
FIG. 3:: Detail representation of the heat exchanger assembly according to FIG. 2 ,
FIG. 4:: External view of a variant of the fluidized bed combustion according to FIG. 1 ,
FIG. 5:: Partial representation of the outlet device of the fluidized bed combustion according to FIG. 4 ,

Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wirbelschichtfeuerung 1. Die Wirbelschichtfeuerung 1 weist einen Ofen 2 auf, dessen gemauerte Wände 3 an der Außenseite mit Kacheln versiegelt sind. Der Ofen 2 weist einen Hauptraum 4 auf, in welchem über Einlässe 5 zu verfeuernder Brennstoff eingeleitet werden kann. In dem Hauptraum 4 befindet sich weiterhin zur Ausbildung einer stationären Wirbelschichtfeuerung 1 ein erstes Wirbelbett 6. Dieses umfasst eine erste Düsenanordnung 7 mit einem flächigen, sich bevorzugt über die gesamte Fläche des Hauptraums 4 erstreckenden Feld von Düsen 8, die über Düsenkästen 9 mit Gas, insbesondere Luft beaufschlagt werden. Auf den Düsen 8 der Düsenanordnung 7 befindet sich Bettmaterial 10 in Form von Sand, Asche oder dergleichen. Die Düsenanordnung 7 ist auf einem Gestell 11 gelagert. Mit dem Begriff Düsenanordnung 7 ist generell das gesamte Luftzufahrsystem für das Wirbelbett 6 umfasst, nämlich ein Düsenkasten 9 zur Einleitung von Luft und eine nachgeordnete Anordnung von Rohren 22, an welchen die einzelnen Düsen 8 angeordnet sind. FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the fluidized bed combustion according to the invention 1. The fluidized bed furnace 1 has a furnace 2, the masonry walls 3 are sealed on the outside with tiles. The furnace 2 has a main space 4, in which fuel can be introduced via inlets 5 to be fired. A first fluidized bed 6 is furthermore located in the main chamber 4 for forming a stationary fluidized bed furnace 1. This comprises a first nozzle arrangement 7 with a flat field of nozzles 8, preferably extending over the entire area of the main chamber 4, which are connected to the nozzle chambers 9 with gas. in particular air are applied. On the nozzles 8 of the nozzle assembly 7 is bed material 10 in the form of sand, ash or the like. The nozzle arrangement 7 is mounted on a frame 11. The term nozzle arrangement 7 is generally the entire air supply system for the fluidized bed 6, namely a nozzle box 9 for the introduction of air and a downstream arrangement of tubes 22, to which the individual nozzles 8 are arranged.

Durch die mit der Düsenanordnung 7 im ersten Wirbelbett 6 generierte Gasströmung erfolgt eine Durchmischung des inerten Materials mit dem zu verfeuernden Brennstoff. Der Verbrennungsprozess wird mittels in deren Ofen 2 angeordneten Brennern 12, beispielsweise Gasbrennern oder Ölbrennern gezündet. Durch die Verfeuerung des Brennstoffs wird Heißgas erzeugt, das über einen Auslass 13 aus dem Ofen 2 ausgeleitet wird. Das Heißgas steht dann als Energiequelle zur Durchführung extern ablaufender Prozesse bereit. Die Temperatur des Heißgases kann durch das Luft-Brennstoffverhältnis, das heißt der Verhältnisse der über die Düsenanordnung 7 zugegebenen Luftmengen und die Menge des zugeführten Brennstoffs, vorgegeben werden.Due to the gas flow generated by the nozzle arrangement 7 in the first fluidized bed 6, mixing of the inert material with the fuel to be fired takes place. The combustion process is ignited by means arranged in the furnace 2 burners 12, such as gas burners or oil burners. By the combustion of the fuel hot gas is generated, which is discharged through an outlet 13 from the furnace 2. The hot gas is then available as an energy source for performing externally running processes. The temperature of the hot gas can be set by the air-fuel ratio, that is, the ratios of the amounts of air added through the nozzle assembly 7 and the amount of fuel supplied.

Besonders vorteilhaft ist der Auslass in Form einer Evolvente oder dergleichen ausgebildet, durch welchen im Bereich des Auslasses eine tangentiale Luftströmung erzeugt wird, die dazu führt, dass bedingt durch die wirkenden Fliehkräfte im Luftstrom enthaltene Partikel an den Rand des Auslasses geführt werden. Der Auslass ist so ausgebildet, dass die dort sich ansammelnden Partikel zurück in den Ofen fallen können. Dadurch wird ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand eine Abscheidewirkung erhalten, die dafür sorgt, dass im Auslassluftstrom vorhandene Partikel abgeschieden werden. Dieser Effekt kann dadurch noch verstärkt werden, dass in der Wirbelschichtfeuerung gegebenenfalls benötigte Sekundärluft tangential im Bereich des Ofens eingeströmt wird.Particularly advantageously, the outlet in the form of an involute or the like is formed, through which a tangential air flow is generated in the region of the outlet, which causes conditionally contained by the centrifugal forces acting in the air flow particles are guided to the edge of the outlet. The outlet is designed so that the accumulating particles can fall back into the oven. As a result, a separation effect is obtained without additional design effort, which ensures that particles present in the outlet air flow are separated off. This effect can be exacerbated by the fact that in the fluidized bed combustion optionally required secondary air is flowed tangentially in the region of the furnace.

Der Ofen 2 weist zusätzlich zu dem Hauptraum 4 einen Nebenraum 14 auf, der durch eine sich vom Boden des Ofens 2 senkrecht erstreckende Zwischenwand 15 vorn Hauptraum 4 teilweise abgetrennt ist. Die Decke des Ofens 2 im Bereich des Nebenraums 14 liegt erheblich tiefer als die Decke des Ofens 2 im Bereich des Hauptraums 4.The furnace 2 has, in addition to the main space 4, an adjoining space 14, which is partially separated by a partition wall 15 extending vertically from the bottom of the furnace 2 in front of the main space 4. The ceiling of the furnace 2 in the area of the auxiliary space 14 is considerably lower than the ceiling of the furnace 2 in the region of the main space 4.

In diesem Nebenraum 14 befindet sich eine zweite Düsenanordnung 16 mit einer Anordnung von Düsen 17 und Düsenkästen 18, die ebenfalls auf einem Gestell 19 gelagert sind. Diese Düsenanordnung 16 liegt tiefer als die Düsenanordnung 7 im Hauptraum 4. Auf der Düsenanordnung 16 im Nebenraum 14 ist eine Wärmetauscheranordnung 20 angeordnet, deren Elemente Tauchheizflächen bilden. Die Düsenanordnung 7 mit der Wärmetauscheranordnung 20 dient zur Ausbildung eines zweiten Wirbelbetts 6', wobei auch dieses Bettmaterial 21 aus inertem Material aufweist.In this side room 14 is a second nozzle assembly 16 with an array of nozzles 17 and nozzle boxes 18, which are also mounted on a frame 19. This nozzle assembly 16 is lower than the nozzle assembly 7 in the main space 4. On the nozzle assembly 16 in the adjoining room 14, a heat exchanger assembly 20 is arranged, the elements form Tauchheizflächen. The nozzle arrangement 7 with the heat exchanger arrangement 20 serves to form a second fluidized bed 6 ', wherein this bed material 21 also comprises inert material.

Wie aus Figur 1 ersichtlich schließt die Oberseite der Düsenanordnung 7 des ersten Wirbelbetts 6 mit der Oberseite der Wärmetauscheranordnung 20 zumindest näherungsweise bündig ab, wobei der obere Rand der Zwischenwand 15 etwa auf derselben Höhe liegt. Entsprechend liegen auch die oberen Ränder der Bettmaterialien 10, 21 auf demselben Niveau.How out FIG. 1 it is evident that the upper side of the nozzle arrangement 7 of the first fluidized bed 6 is at least approximately flush with the upper side of the heat exchanger arrangement 20, wherein the upper edge of the intermediate wall 15 lies approximately at the same height. Accordingly, the upper edges of the bed materials 10, 21 are at the same level.

Ist im ersten Wirbelbett 6 ein Überschuss an Bettmaterial 10 vorhanden, findet ein Überströmen des Bettmaterials 10 vom ersten Wirbelbett 6 in das zweite Wirbelbett 6' statt.If an excess of bed material 10 is present in the first fluidized bed 6, an overflow of the bed material 10 from the first fluidized bed 6 into the second fluidized bed 6 'takes place.

Die Höhe der Zwischenwand 15, ist so gewählt, dass ein Durchgang zwischen Neben- 14 und Hauptraum 4 gegeben ist, durch welchen das Bettmaterial 10 in der mit dem Pfeil in Figur 1 geneigten Richtung überströmen kann.The height of the intermediate wall 15, is chosen so that a passage between the secondary 14 and main space 4 is given, through which the bed material 10 in the direction indicated by the arrow in FIG. 1 can flow over inclined direction.

Umgekehrt kann mittels einer Rückführeinheit Bettmaterial 10, 21 aus dem zweiten Wirbelbett 6' dem ersten Wirbelbett 6 zugeführt werden. Die Rückführeinheit umfasst im vorliegenden Fall ein Rohr 22, das von der Unterseite des zweiten Wirbelbetts 6' zur Unterseite des ersten Wirbelbetts 6 führt. Dabei mündet am zweiten Wirbelbett 6' ein senkrecht verlaufender Rohrabschnitt aus, an welchen ein horizontaler Rohrabschnitt anschließt, von welchem schließlich ein weiterer vertikaler Rohrabschnitt zum ersten Wirbelbett 6 führt. Am Übergang von diesem vertikalen Rohrabschnitt zum horizontalen Rohrabschnitt befindet sich eine Injektordüse 23, die von einer nicht dargestellten Steuereinheit gesteuert wird. Durch die mit der Steuereinheit angesteuerte Injektordüse 23 wird die in das erste Wirbelbett 6 rückgeführte Menge an Bettmaterial 10 vorgegeben.Conversely, bed material 10, 21 can be supplied from the second fluidized bed 6 'to the first fluidized bed 6 by means of a recirculation unit. The recirculation unit in the present case comprises a tube 22 which leads from the underside of the second fluidized bed 6 'to the underside of the first fluidized bed 6. In the process, a vertically extending pipe section terminates at the second fluidized bed 6 'and is adjoined by a horizontal pipe section, from which finally a further vertical pipe section leads to the first fluidized bed 6. At the transition from this vertical pipe section to the horizontal pipe section is an injector nozzle 23, of a not shown Control unit is controlled. By means of the injector nozzle 23 controlled by the control unit, the amount of bed material 10 returned to the first fluidized bed 6 is predetermined.

Figur 2 zeigt in einer Detaildarstellung den Aufbau der Wärmetauscheranordnung 20. Die Wärmetauscheranordnung 20 besteht aus einer Anordnung von Wärmetauscherrohren 24, in welchen Thermalöl als Wärmeträgermedium geführt ist. Die Wärmetauscherrohre 24 sind in plattenförmigen Halterungen 25a-d gelagert. An einer stirnseitigen Halterung 25d sind ein- und ausgangsseitige Anschlüsse 26 der Wärmetauscheranordnung 20 vorgesehen. Die Ebenen der Halterungen 25a-d sind senkrecht zu den Längsrichtungen der Wärmetauscherrohre 24 orientiert. Die Wärmetauscherrohre 24 sind in Bohrungen der Halterungen 25a-d lagefixiert. FIG. 2 shows a detailed view of the structure of the heat exchanger assembly 20. The heat exchanger assembly 20 consists of an arrangement of heat exchanger tubes 24, in which thermal oil is performed as a heat transfer medium. The heat exchanger tubes 24 are mounted in plate-shaped holders 25a-d. On a front-side support 25d input and output ports 26 of the heat exchanger assembly 20 are provided. The planes of the brackets 25a-d are oriented perpendicular to the longitudinal directions of the heat exchanger tubes 24. The heat exchanger tubes 24 are fixed in position in bores of the holders 25a-d.

Mittels des zweiten Wirbelbetts 6' erfolgt ein Wärmeaustrag aus dem ersten Wirbelbett 6. Überschüssiges Bettmaterial 10 aus dem ersten Wirbelbett 6 strömt in das zweite Wirbelbett 6' über und kommt in Kontakt mit den von den Oberflächen der Wärmetauscherrohren 24 der Wärmetauscheranordnung 20 gebildeten Tauchheizflächen, so dass dieses abgekühlt wird. Über die Rückführeinheit wird gekühltes Bettmaterial 21 aus dem zweiten Wirbelbett 6' dem ersten Wirbelbett 6 wieder zugeführt. Je mehr Bettmaterial 21 über die Rückführeinheit rückgeführt wird, umso mehr Bettmaterial 10 strömt aus dem ersten Wirbelbett 6 in das zweite Wirbelbett 6' über, umso größer ist der Wärmeaustrag aus dem ersten Wirbelbett 6. Die Menge des rückgeführten Bettmaterials 21 kann über die Steuereinheit beliebig vorgegeben werden. Die Rückführung kann kontinuierlich oder zeitlich diskret erfolgen. Besonders vorteilhaft erfolgt eine geregelte Rückführung in Abhängigkeit der Temperatur des Thermalöls in die Wärmetauscheranordnung 20.Excess bed material 10 from the first fluidized bed 6 flows into the second fluidized bed 6 'and comes into contact with the immersion heating surfaces formed by the surfaces of the heat exchanger tubes 24 of the heat exchanger arrangement 20, see above that this is cooled. Cooled bed material 21 from the second fluidized bed 6 'is returned to the first fluidized bed 6 via the recirculation unit. The more bed material 21 is recycled via the recirculation unit, the more bed material 10 flows out of the first fluidized bed 6 into the second fluidized bed 6 ', the greater is the heat output from the first fluidized bed 6. The amount of recirculated bed material 21 can be arbitrary via the control unit be specified. The return can be done continuously or temporally discrete. Particularly advantageous is a controlled return as a function of the temperature of the thermal oil in the heat exchanger assembly 20th

Durch die Überführung des Bettmaterials 10 vom ersten Wirbelbett 6 in das zweite Wirbelbett 6' wird das Thermalöl in der Wärmetauscheranordnung 20 erhitzt. Die so erzeugte Wärme kann für externe Prozesse genutzt werden.By transferring the bed material 10 from the first fluidized bed 6 into the second fluidized bed 6 ', the thermal oil in the heat exchanger arrangement 20 is heated. The heat generated in this way can be used for external processes.

Da die Rückführung des Bettmaterials 10, 21 über die Rückführeinheit durch die Steuereinheit unabhängig von dem Verbrennungsprozess im Ofen 2, insbesondere unabhängig von der Vorgabe des Luft-Brennstoffgemisches erfolgt, kann die Ausleitung von Wärme über die Wärmetauscheranordnung 20 unabhängig von dem Verbrennungsprozess erfolgen, das heißt insbesondere ohne Reduzierung des Wirkungsgrads des Verbrennungsprozesses.Since the return of the bed material 10, 21 via the feedback unit by the control unit is independent of the combustion process in the furnace 2, in particular independent of the specification of the air-fuel mixture, the removal of heat via the heat exchanger assembly 20 can be carried out independently of the combustion process, that is in particular without reducing the efficiency of the combustion process.

Die Gasgeschwindigkeiten im ersten Wirbelbett 6 sind signifikant höher als die Gasgeschwindigkeiten im zweiten Wirbelbett 6', was dadurch erreicht wird, dass die zugeführte Luftmenge per Flächeneinheit in der Düsenanordnung 7 des ersten Wirbelbetts 6 erheblich größer als in der Düsenanordnung 16 des zweiten Wirbelbetts 6' ist. Typischerweise liegen die Gasgeschwindigkeiten im ersten Wirbelbett 6 im Bereich von 1 - 3 m/s und im zweiten Wirbelbett 6' im Bereich von 0,5 - 1,5 m/s.The gas velocities in the first fluidized bed 6 are significantly higher than the gas velocities in the second fluidized bed 6 ', which is achieved by the amount of air per unit area in the nozzle assembly 7 of the first fluidized bed 6 is considerably larger than in the nozzle assembly 16 of the second fluidized bed 6' , Typically, the gas velocities in the first fluidized bed 6 are in the range of 1 to 3 m / s and in the second fluidized bed 6 'in the range of 0.5 to 1.5 m / s.

Dadurch, dass die Wärmetauscherrohre 24 der Wärmetauscheranordnung 20 somit nur Partikeln mit geringer Strömungsgeschwindigkeit ausgesetzt sind, sind diese nur geringem Verschleiß unterworfen. Dieser Effekt wird dadurch noch verstärkt, dass nur im Hauptraum 4 mit dem ersten Wirbelbett 6 eine signifikante Verbrennung von Brennstoff erfolgt, nicht jedoch im Nebenraum 14 mit dem zweiten Wirbelbett 6', so das dort erheblich weniger Schadstoffe entstehen. Um dennoch Beschädigungen durch Korrosion oder ähnlichem zu vermeiden, weisen die Wärmetauscherrohre 24 bevorzugt Schutzbeschichtungen, insbesondere Inconel-Beschichtungen auf.Characterized in that the heat exchanger tubes 24 of the heat exchanger assembly 20 are thus exposed only to particles with low flow velocity, they are subjected to only little wear. This effect is exacerbated by the fact that only in the main room 4 with the first fluidized bed 6, a significant combustion of fuel, but not in the adjoining room 14 with the second fluidized bed 6 ', so there are significantly less pollutants. In order nevertheless to avoid damage by corrosion or the like, the heat exchanger tubes 24 preferably have protective coatings, in particular Inconel coatings.

Wie aus Figur 2 ersichtlich, sind die mittleren Halterungen 25a-d der Wärmetauscheranordnung 20 asymmetrisch angeordnet, so dass diese die in Längsrichtung der Wärmetauscheranordnung 20 verlaufenden Wärmetauscherrohre 24 in Segmente unterschiedlicher Länge teilen. Dabei sind die Halterungen 25a-d im vorliegenden Fall so angeordnet, dass die Längen der ersten Segmente der Wärmetauscherrohre 24 zwischen den Halterungen 25a und 25b etwa 15% der Gesamtlänge der Wärmetauscherrohre 24 zwischen den Halterungen 25a und 25d betragen, die Längen zweiter Segmente der Wärmetauscherrohre 24 zwischen den Halterungen 25b und 25c etwa 35% der Gesamtlänge betragen und die Längen dritter Segmente etwa 50% der Gesamtlänge betragen. Durch diese asymmetrische Anordnungen der Halterungen 25a-d werden Schwingungen der Wärmetauscherrohre 24 mit hoher Effizienz reduziert, da sich durch diese Anordnung der Halterungen 25a-d keine stehende Wellen auf den Wärmetauscherrohren 24 ausbilden können.How out FIG. 2 As can be seen, the middle brackets 25a-d of the heat exchanger assembly 20 are arranged asymmetrically, so that they share in the longitudinal direction of the heat exchanger assembly 20 extending heat exchanger tubes 24 into segments of different lengths. Here, the brackets 25a-d are arranged in the present case so that the lengths of the first segments of the heat exchanger tubes 24 between the brackets 25a and 25b about 15% of the total length of the heat exchanger tubes 24 between the brackets 25a and 25d, the lengths of second segments of the heat exchanger tubes 24 between the brackets 25b and 25c are about 35% of the total length and the lengths of the third segments are about 50% of the total length. As a result of these asymmetrical arrangements of the holders 25a-d, vibrations of the heat exchanger tubes 24 are reduced with high efficiency, since standing waves on the heat exchanger tubes 24 can not form due to this arrangement of the holders 25a-d.

Die Düsenanordnung 16 ist so ausgebildet, dass die einzelnen Segmente der Wärmetauscherrohre 24 selektiv mit Luft aus der Düsenanordnung 16 beaufschlagt werden. Dadurch kann der Wärmeaustrag mit der Wärmetauscheranordnung 20 auf einfache Weise eingestellt werden.The nozzle assembly 16 is formed so that the individual segments of the heat exchanger tubes 24 are selectively acted upon with air from the nozzle assembly 16. Thereby, the Wärmeaustrag can be adjusted with the heat exchanger assembly 20 in a simple manner.

Figur 3 zeigt eine detaillierte Darstellung der Wärmetauscheranordnung 20 gemäß Figur 2. Die Wärmetauscherrohre 24 sind in Form mehrerer, im vorliegenden Fall von drei Einzelsträngen 24a-c gebildet, die jeweils eine mehrfach zwischen den stirnseitigen Halterungen 25a und 25d hin und her laufenden Rohranordnungen bilden. In Figur 3 sind der Übersichtlichkeit halber die Einzelstränge auseinander gezogen dargestellt. Eingangsseitig und ausgangsseitig sind an den Einzelsträngen Regelventile 27a-c, 28a-c zur Ausbildung der ein-und ausgangsseitigen Anschlüsse vorgesehen. FIG. 3 shows a detailed view of the heat exchanger assembly 20 according to FIG. 2 , The heat exchanger tubes 24 are in the form of several, in the present case of three individual strands 24a-c formed, each of which forms a multiple between the front-side brackets 25a and 25d back and forth piping arrangements. In FIG. 3 For the sake of clarity, the single strands are shown pulled apart. On the input side and output side control valves 27a-c, 28a-c are provided on the individual strands to form the input and output ports.

Die einzelnen Einzelstränge werden von der Steuereinheit einzeln überwacht, damit die Temperaturdifferenz des Thermalöls zwischen Ein- und Ausgang sowie die Durchflussmengen an Thermalöl für alle Einzelstränge gleich groß sind. Zur Bestimmung der Temperaturdifferenzen sind eingangsseitig an den Einzelsträngen erste Temperatursensoren 29a-c und ausgangsseitig zweite Temperatursensoren 30a-c vorgesehen. Zur Durchflussmessung sind ausgangsseitig Blenden 31 a-c vorgesehen.The individual strands are individually monitored by the control unit, so that the temperature difference of the thermal oil between input and output and the flow rates of thermal oil are the same for all single strands. To determine the temperature differences, first temperature sensors 29a-c are provided on the input side of the individual strands, and second temperature sensors 30a-c are provided on the output side. For flow measurement, the aperture 31 a-c are provided on the output side.

Figur 4 zeigt eine Außenansicht einer Variante der Wirbelschichtfeuerung 1 gemäß Figur 1. Die Komponenten der Wirbelschichtfeuerung 1 innerhalb des Ofens 2, insbesondere die Ausbildung des ersten Wirbelbetts 6 und des zweiten Wirbelbetts 6' mit den zugeordneten Tauchheizflächen entsprechen dabei der Ausführungsform gemäß Figur 1. In dem Hauptbereich 2a des Ofens 2 befindet sich das erste Wirbelbett 6, während sich im anschließenden, kleineren Nebenbereich 2b des Ofens 2 das zweite Wirbelbett 6' befindet. FIG. 4 shows an external view of a variant of the fluidized bed combustion 1 according to FIG. 1 , The components of the fluidized bed 1 within the Furnace 2, in particular the formation of the first fluidized bed 6 and the second fluidized bed 6 'with the associated Tauchheizflächen correspond to the embodiment according to FIG. 1 , In the main area 2 a of the furnace 2 is the first fluidized bed 6, while in the subsequent, smaller side area 2 b of the furnace 2, the second fluidized bed 6 'is located.

Die Ausführungsform gemäß Figur 4 unterscheidet sich von der Wirbelschichtfeuerung 1 gemäß Figur 1 nur dadurch, dass an Stelle des Auslasses 13 an der Oberseite des Ofens 2 an der Außenseite einer Seitenwand des Ofens 2 eine seitlich angeordnete Auslassvorrichtung vorgesehen ist, die als wesentlichen Bestandteil einen Zyklon 27 aufweist. Zwischen der Seitenwand und dem Zyklon 27 befindet sich ein trichterförmiger Hohlkörper 28. Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht des Hohlkörpers 28 und des Zyklons 27 vom Innenraum des Ofens 2 aus. Als Anschluss für die Auslassvorrichtung ist ein hohlzylindrisches Kragenblech 29 in eine Öffnung in der Seitenwand des Ofens 2 eingesetzt.The embodiment according to FIG. 4 differs from the fluidized bed 1 according to FIG. 1 only in that instead of the outlet 13 at the top of the furnace 2 on the outside of a side wall of the furnace 2, a laterally arranged outlet device is provided which has a cyclone 27 as an essential part. Between the side wall and the cyclone 27 is a funnel-shaped hollow body 28th FIG. 5 shows a perspective view of the hollow body 28 and the cyclone 27 from the interior of the furnace 2 from. As a connection for the outlet device, a hollow cylindrical collar plate 29 is inserted into an opening in the side wall of the furnace 2.

Durch den Zyklon 27 wird eine spiralförmige Gasströmung erzeugt, die sich bis in den Innenraum des Ofens 2 fortsetzt. Diese zirkulierende Strömung ist entlang der Längsseite des Zyklons 27 und damit in horizontaler Richtung gerichtet, wobei diese Strömung oberhalb der Wirbelbette 6, 6' verläuft. Durch die horizontale Strömung wird ein unerwünschtes Aufwirbeln von Bettmaterial auf den Wirbelbetten 6, 6' verhindert. Die zirkulare Strömung wird durch die Formgebung des Ofens 2 mit einem abgerundeten, halbzylindrischen Dach verstärkt.By the cyclone 27, a spiral gas flow is generated, which continues into the interior of the furnace 2. This circulating flow is directed along the longitudinal side of the cyclone 27 and thus in the horizontal direction, wherein this flow is above the fluidized bed 6, 6 '. The horizontal flow prevents unwanted fluidization of bed material on the fluidized beds 6, 6 '. The circular flow is enhanced by the shape of the furnace 2 with a rounded, semi-cylindrical roof.

Um die Staubteilchen zumindest teilweise wieder in den Ofen 2 zu führen und sie dann dort in einem zweiten Verbrennungsprozess zu verbrennen, ist eine Sekundärlufteinblasvorrichtung vorgesehen. Diese Sekundärlufteinblasvorrichtung weist am unteren Ende des trichterförmigen Hohlkörpers einen Injektor 30, das heißt eine Strahldüse auf. Von dort führen Rohrleitungen 31 zurück in den Ofen 2. Im vorliegenden Fall münden die Rohrleitungen 31 direkt unterhalb der Einlässe 5 für den zu verfeuernden Brennstoff ein.In order to at least partially lead the dust particles back into the furnace 2 and then burn them there in a second combustion process, a Sekundärlufteinblasvorrichtung is provided. This Sekundärlufteinblasvorrichtung has at the lower end of the funnel-shaped hollow body an injector 30, that is, a jet nozzle. From there pipelines 31 back in the furnace 2. In the present case, the pipes 31 open directly below the inlets 5 for the fuel to be fired.

Das im Ofen 2 enthaltene Heißgas wird über die Öffnung in den Zyklon 27 geführt und von dort ausgeleitet. Im Heißgas enthaltene Staubpartikel wandern daher durch die Zentrifugalkräfte der Strömung nach außen, werden im trichterförmigen Hohlkörper 28 gesammelt und über den Injektor 30 und dann über die Rohrleitungen dem Ofen 2 wieder zugeführt.The hot gas contained in the furnace 2 is passed through the opening in the cyclone 27 and discharged from there. Dust particles contained in the hot gas therefore migrate outwards due to the centrifugal forces of the flow, are collected in the funnel-shaped hollow body 28 and returned to the furnace 2 via the injector 30 and then via the pipelines.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 sind zudem in den Zyklon 27 führende Zuleitungen 32 vorgesehen. Über diese Zuleitungen 32 werden Gase in Form von Mischluft und/oder Ammoniak oder Harnstoff eingeblasen. Durch Einblasen von Mischluft wird eine Nachverbrennung von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen im auszuführenden Heißgas erzielt. Durch Einblasen von Ammoniak, Harnstoff oder dergleichen wird eine Rauchgasentstickung erzielt. Durch die tangentiale Einblasrichtung der Gase in den Zyklon 27 wird die dort generierte zirkulare Strömung noch verstärkt.In the embodiment according to FIG. 4 are also provided in the cyclone 27 leading leads 32. Via these supply lines 32 gases in the form of mixed air and / or ammonia or urea are blown. By blowing in mixed air, an afterburning of carbon monoxide and hydrocarbons in the hot gas to be carried out is achieved. By blowing in ammonia, urea or the like a Rauchgasentstickung is achieved. The tangential blowing direction of the gases into the cyclone 27 further increases the circular flow generated there.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

(1)(1): Wirbelschichtfeuerungfluidised bed combustion
(2)(2): Ofenoven
(2a)(2a): Hauptbereichmain area
(2b)(2 B): NebenbereichIn addition to area
(3)(3): Wandwall
(4)(4): Hauptraummain room
(5)(5): Einlassinlet
(6)(6): Wirbelbettfluidized bed
(6')(6 '): Wirbelbettfluidized bed
(7)(7): Düsenanordnungnozzle assembly
(8)(8th): Düsejet
(9)(9): Düsenkastennozzle box
(10)(10): Bettmaterialbed material
(11)(11): Gestellframe
(12)(12): Brennerburner
(13)(13): Auslassoutlet
(14)(14): NebenraumOutbuildings
(15)(15): Zwischenwandpartition
(16)(16): zweite Düsenanordnungsecond nozzle arrangement
(17)(17): Düsejet
(18)(18): Düsenkastennozzle box
(19)(19): Gestellframe
(20)(20): WärmetauscheranordnungThe heat exchanger assembly
(21)(21): Bettmaterialbed material
(22)(22): Rohrpipe
(23)(23): Injektordüseinjector nozzle
(24)(24): Wärmetauscherrohrheat exchanger tube
(25a-d)(25a-d): Halterungbracket
(26)(26): Anschlussconnection
(27)(27): Zykloncyclone
(27a-c)(27a-c): Regelventilecontrol valves
(28)(28): Hohlkörperhollow body
(28a-c)(28a-c): Regelventilecontrol valves
(29)(29): Kragenblechcollar sheet
(29a-c)(29a-c): Temperatursensorentemperature sensors
(30)(30): Injektorinjector
(30a-c)(30a-c): Temperatursensorentemperature sensors
(31)(31): Rohrleitungenpiping
(31a-c)(31a-c): Blendendazzle
(32)(32): Zuleitungsupply

Claims

Fluidised-bed furnace (1) with a first stationary fluidised bed (6), to which fuels to be fired can be supplied, wherein a second stationary fluidised bed (6') with immersion heating surfaces is associated with the first fluidised bed (6) and heat output from the first fluidised bed (6) is obtained in that excess bed material (10) is automatically led from the first fluidised bed (6) to the second fluidised bed (6'), and wherein bed material (21) cooled in the second fluidised bed (6') can be fed back to the first fluidised bed (6), wherein the fluidised-bed furnace (1) comprises an oven (2) and is integrated in this, and for the delivery (13) of hot gas from the oven (2) a cyclone (27), by means of which in the interior of the oven (2) a circulating flow directed in horizontal direction is generated above the fluidised beds (6, 6'), is provided at a side wall of the oven (2), characterised in that a part of the hot gas led out of the oven (2) by means of the cyclone (27) is fed back by means of a secondary air injection device into the oven (2) so that the circulating flow in the oven (2) is reinforced and/or that mixed air or gases for flue-gas nitrogen oxide removal is or are so injected into the cyclone (27) that the circulating flow in the oven (2) is reinforced.
Fluidised-bed furnace according to claim 1, characterised in that the immersion heating surfaces are formed by a heat exchange arrangement (20), wherein a heat exchange liquid is heated in the heat exchange arrangement (20), and that externally useable process heat is generated by heating of the heat exchange liquid.
Fluidised-bed furnace according to claim 2, characterised in that the heat exchange arrangement (20) comprises an arrangement of heat exchange pipes (24) mounted in a plurality of mounts (25a-d), wherein the segments of the heat exchange pipes (24) are of different sizes between different adjacent mounts (25a-d), wherein the mounts (25a-d) are formed by plates which are arranged one behind the other and at different mutual spacings in parallelly extending planes in the longitudinal direction of the heat exchange pipes (24) and wherein the heat exchange pipes (24) are mounted in bores of the mounts (25a-d).
Fluidised-bed furnace according to one of claims 2 and 3, characterised in that the heat exchange pipes (24) of the heat exchange arrangement (20) form a plurality of individual runs which are individually monitored by monitoring units associated therewith, wherein the temperature difference between an inflowing and outflowing heat exchange liquid as well as the throughflow quantity of the heat exchange liquid are monitored by each monitoring unit for each individual run and wherein the temperature differences and throughflow quantities of the individual runs are respectively set to the same values by means of, in particular, the monitoring units.
Fluidised-bed furnace according to any one of claims 2 to 4, characterised in that the heat exchange arrangement (20) forms a modular, exchangeable unit.
Fluidised-bed furnace according to any one of claims 1 to 5, characterised in that the first fluidised bed (6) and the second fluidised bed (6') each comprise a respective nozzle arrangement (7, 16) able to be acted on by air, wherein the regions between two mounts (25a-d) of the heat exchange arrangement (20) can be selectively acted on by air by way of the nozzle arrangement (16).
Fluidised-bed furnace according to claim 6, characterised in that the nozzle arrangement (16) of the second fluidised bed (6') is disposed lower by comparison with the nozzle arrangement (7) of the first fluidised bed (6), that the heat exchange arrangement (20) is arranged above the nozzle arrangement (16) of the second fluidised bed (6') and that the upper sides of the fluidised beds (6, 6') mutually adjoin so that excess bed material (10) of the first fluidised bed (6) runs over onto the second fluidised bed (6').
Fluidised-bed furnace according to claims 7, characterised in that the two fluidised beds (6, 6') are separated by a wall (15), wherein the height of the wall (15) is so dimensioned that the excess bed material (10) can overflow from the first fluidised bed (6) to the second fluidised bed (6') via the upper edge.
Fluidised-bed furnace according to any one of claims 1 to 8, characterised in that a pipe system with at least one nozzle is provided as return unit for return of cooled bed material (21) from the second fluidised bed (6') to the first fluidised bed (6), wherein the nozzle is controlled by a control unit, wherein the heat delivery from the first fluidised bed (6) is regulable in the control unit by a quantity control of the bed material (21) returned by means of the nozzle and wherein the regulation in the control unit is carried out in dependence on the temperature of the heat exchange liquid in the heat exchange arrangement (20).
Fluidised-bed furnace according to any one of claims 2 to 9, characterised in that the heat exchange liquid is formed by thermal oil.
Fluidised-bed furnace according to any one of claims 1 to 9, characterised in that hot gas having a temperature regulable independently of the heat delivery from the second fluidised bed (6') is generated in the furnace, wherein for presetting the temperature of the hot gas the ratio of the air fed by way of the nozzle arrangement (7) of the first fluidised bed (6) and the supplied fuels is settable.
Fluidised-bed furnace according to any one of claims 1 to 11, characterised in that the flow speed in the second fluidised bed (6') is significantly smaller than the flow speed in the first fluidised bed (6).
Fluidised-bed furnace according to any one of claims 1 to 12, characterised in that this comprises a plurality of first fluidised beds (6) and/or a plurality of second fluidised beds (6').