EP2242949B1 - Verfahren zur wurfbeschickung bei feuerungsanlagen und feuerungsanlage - Google Patents

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EP2242949B1
EP2242949B1 EP09711622.2A EP09711622A EP2242949B1 EP 2242949 B1 EP2242949 B1 EP 2242949B1 EP 09711622 A EP09711622 A EP 09711622A EP 2242949 B1 EP2242949 B1 EP 2242949B1
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EP
European Patent Office
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grate
fuel
firing
firing chamber
feeder
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EP09711622.2A
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English (en)
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Dietmar Baumann
Wolfgang Madlsperger
Willibald Weiss
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Christof International Management GmbH
Original Assignee
Christof International Management GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K3/00—Feeding or distributing of lump or pulverulent fuel to combustion apparatus
    • F23K3/16—Over-feed arrangements
    • F23K3/18—Spreader stokers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B40/00—Combustion apparatus with driven means for feeding fuel into the combustion chamber
    • F23B40/02—Combustion apparatus with driven means for feeding fuel into the combustion chamber the fuel being fed by scattering over the fuel-supporting surface

Definitions

  • the invention relates to a method for litter feed in furnaces according to the preamble of claim 1 and a furnace for carrying out the method according to the preamble of claim. 5
  • the invention can be used in furnaces with blower throw litter.
  • the solid, small-particle fuel is introduced into the furnace with the aid of the centrifugal wheel arranged in the throw feeder. By changing the speed of the blast wheel the throw distance can be adjusted.
  • Corresponding plants are approximately from the DE 4217070 A1 where coal is applied to a horizontal grid by means of litter feeding.
  • the throw feeder is mounted approximately vertically above the end of the grate in the end wall of the furnace.
  • the arrangement of the throwing feeder over the end of the grate has the disadvantage that fresh fuel also impinges on the grate near the end of the grate and can no longer burn completely before being discharged. As a result, the maximum permissible residual carbon content of the ash may not be complied with.
  • the GB 574,829 A shows a furnace in which a blast wheel is arranged in a lowered part of the firebox ceiling.
  • a charging device for furnaces which has a centrifugal wheel with a vertical axis of rotation.
  • the charging device is arranged outside the area of the firebox ceiling.
  • the object of the present invention is to make the known solution more compact and to improve burnout. This object is achieved by the features of claims 1 and 5, respectively.
  • the throw feeder is additionally arranged higher, at the same speed of the blower wheel, a greater throwing range can be achieved, or the speed of the thrower wheel can be reduced while the throwing distance remains the same.
  • the impeller is arranged horizontally, so the axis of rotation of the impeller is vertical.
  • the fuel is introduced from above in the region of the hub of the blast wheel in the housing of the throwing feeder and then with the help of the blades of the blast wheel horizontally outwards and - promoted through openings of the throw feeder - in the furnace.
  • the axis of rotation of the blast wheel can also be tilted against the vertical.
  • the invention provides that the upper part of the end wall of the firebox is offset by a lowered part of the firebox ceiling inwards into the firebox and the fuel is introduced at the upper end of the upper end wall.
  • the firebox cover closes off the firebox at the top and has an opening for the flue gas to be exhausted.
  • the burn-out zone is between 15 and 40%, in particular between 20 and 40%, of the length of the grate.
  • the method according to the invention can be used in particular for a feed grate. Unlike a traveling grate, where the grate itself moves in the conveying direction, e.g. the bars of rust in place and are only moved back and forth.
  • a combustion plant according to the invention is specified in claim 5.
  • This comprises at least one furnace, a grate arranged therein and a throw feeder with which fuel can be applied against the conveying direction of the grate on the grate.
  • the firing plant is characterized in that the fuel can be introduced by means of the litter feeder directly under the firebox ceiling, in the conveying direction of the rust seen before the end of the grate, so that when operating the litter feeder at the grate between the litter feeder and the end of the grate a burn-out zone is formed can not be charged with fresh fuel.
  • the burn-out zone is between 15 and 40%, in particular between 20 and 40%, the length of the grate.
  • the upper part of the end wall of the firebox is offset inwardly into the firebox by a lowered part of the firebox ceiling.
  • an opening for introducing the fuel is provided at the upper end of the upper end wall.
  • the figure shows schematically the combustion chamber 1 of a furnace in which a horizontal grate 2 is arranged, which promotes from left to right.
  • This feed grate consists of individual elements with bars aligned in the conveying direction (in this example, the bars have a length of 500mm), with only every second element moved back and forth.
  • the fuel 3 is fed from above a throw feeders 4 and conveyed by means of this in the combustion chamber 1.
  • the throw feeder 4 has a horizontally arranged impeller, so the axis of rotation of the impeller is vertical.
  • the fuel 3 is introduced from above in the region of the hub of the centrifugal wheel in the throw feeder 4 and then with the help of the blades of the centrifugal wheel horizontally outward and - promoted through openings of the throw feeder - in the furnace.
  • the axis of rotation of the blast wheel can also be tilted against the vertical.
  • the throw feeder 4 itself is arranged outside of the combustion chamber 1, the openings of the throwing feeder 4 open into an opening 6 of the combustion chamber 1, in such a way that the fuel can be deployed as close as possible below the furnace ceiling 5.
  • the falling curves of the fuel delivered into the combustion chamber are represented by curves 7.
  • the firebox ceiling 5 is lowered from the burn-up end of the firebox 1 to the opening 6 for the fuel, so that over this lowered part 5a of the firebox ceiling 5 the throw feeder 4 has room.
  • the opening 6 of the firebox is.
  • the lower end wall 13 of the combustion chamber 1 remains unchanged.
  • the end wall 8, 13 of the combustion chamber 1 are arranged vertically in this example.
  • the end wall 8, 13 could also be arranged obliquely in whole or in part, wherein the vertical component should predominate. As soon as the horizontal component predominates, ie the wall is inclined more than 45 ° to the vertical, this wall must already be assigned to the firebox ceiling 5.
  • the firebox cover 5 closes the combustion chamber 1 at the top and has an opening for the withdrawal of the flue gas 9.
  • a substantial part of the firebox ceiling is arranged horizontally in this example, this part here covers about half the length of the grate 5.
  • the firebox ceiling can also have any other shape, which depends on the particular application, in particular depends on the fuel. In other applications, for example, the opening for the withdrawal of the flue gas 9 may be larger or smaller.
  • the burn-out zone 10 Due to the fact that the opening 6 for the fuel from the throw feeder 4 is displaced into the furnace opposite to the conveying direction of the grate 5, the burn-out zone 10, into which no fresh fuel 7 can pass directly from the throw feeder 4, is formed on the grate 5.
  • the burn-out zone 10 therefore extends at least from vertically below the opening 6, that is, the upper end wall 8, to the discharge-side end of the grate 5. In this embodiment, the burn-out zone is about one-sixth the length of the grate.
  • the fresh fuel 7 from the throw feeder 4 can only impinge in the remaining area 11 of the grate 5.
  • the combustion therefore begins in this region 11 and continues in the burn-out zone 10, until finally the ash 12 remaining at the end of the grate 5 is conveyed out of the combustion chamber 1 without afterburning.
  • a traveling grate can also be used a traveling grate.
  • the rust does not have to be horizontal, but it can also be arranged slightly inclined, inclined by about 7 ° to the horizontal.
  • the grate can also be designed in stages.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wurfbeschickung bei Feuerungsanlagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und eine Feuerungsanlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 5.
  • Die Erfindung kann bei Feuerungsanlagen mit Schleuderrad-Wurfbeschickung eingesetzt werden. Der feste, kleinteilige Brennstoff wird dabei mit Hilfe des im Wurfbeschicker angeordneten Schleuderrades in den Feuerraum eingebracht. Durch Änderung der Drehzahl des Schleuderrades kann die Wurfweite eingestellt werden.
  • Entsprechende Anlagen sind etwa aus der DE 4217070 A1 bekannt, wo Kohle mittels Wurfbeschickung auf einen waagrechten Rost aufgebracht wird. Der Wurfbeschicker ist dabei in etwa senkrecht über dem Ende des Rosts in der Stirnwand des Feuerraums angebracht.
  • Die Anordnung des Wurfbeschickers über dem Ender des Rosts hat den Nachteil, dass frischer Brennstoff auch nahe dem Ende des Rosts auf dem Rost auftrifft und vor dem Austragen nicht mehr vollständig verbrennen kann. Dadurch kann der maximal zulässige Restkohlenstoffgehalt der Asche möglicherweise nicht eingehalten werden.
  • Außerdem ist für eine Wurfweite bis zum gegenüberliegenden Anfang des Rosts eine hohe Drehzahl des Wurfbeschickers notwendig.
  • Die GB 574,829 A zeigt eine Feuerungsanlage, bei der ein Schleuderrad in einem abgesenkten Teil der Feuerraumdecke angeordnet ist. Aus der DE 686716 ist eine Beschickungsvorrichtung für Feuerungen bekannt, die ein Schleuderrad mit senkrechter Drehachse aufweist. Die Beschickungsvorrichtung ist außerhalb des Bereichs der Feuerraumdecke angeordnet. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannte Lösung kompakter auszuführen und Ausbrand zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 5 gelöst.
  • Dadurch, dass der Wurfbeschicker vom Ende des Rosts in Wurfrichtung versetzt wird, kann in den letzten Bereich des Rosts vor dem Austrag kein frischer Brennstoff mehr gelangen, sondern es wird nur der bereits in Verbrennung befindliche Brennstoff fertig verbrannt. Dadurch wird eine vollständigere Verbrennung des Brennstoffes erzielt, was eine Senkung des Restkohlenstoffgehaltes der Asche bedingt.
  • Dadurch, dass der Wurfbeschicker zusätzlich höher angeordnet wird, kann bei gleicher Drehzahl des Schleuderrads eine größere Wurfweite erzielt werden bzw. bei gleichbleibender Wurfweite die Drehzahl des Schleuderrades verringert werden.
  • Erfindungsgemäß ist dabei das Schleuderrad waagrecht angeordnet, also die Drehachse des Schleuderrads steht senkrecht. Der Brennstoff wird von oben im Bereich der Nabe des Schleuderrades in das Gehäuse des Wurfbeschickers eingebracht und dann mit Hilfe der Flügel des Schleuderrades waagrecht nach außen und - durch Öffnungen des Wurfbeschickers - in den Feuerraum gefördert. Selbstverständlich kann die Drehachse des Schleuderrads auch gegen die Senkrechte gekippt sein.
  • Insbesondere sieht die Erfindung vor, dass der obere Teil der Stirnwand des Feuerraums durch einen abgesenkten Teil der Feuerraumdecke nach innen in den Feuerraum versetzt ist und der Brennstoff am oberen Ende der oberen Stirnwand eingebracht wird.
  • Die Feuerraumdecke schließt den Feuerraum an der Oberseite ab und weist eine Öffnung für den Abzug des Rauchgases auf.
  • Um einen besonders niedrigen Restkohlenstoffgehalt der Asche zu erreichen, kann vorgesehen werden, dass die Ausbrandzone zwischen 15 und 40%, insbesondere zwischen 20 und 40%, der Länge des Rostes beträgt.
  • Aufgrund der fast oder ganz vollständigen Verbrennung am Rost gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf eine Nachverbrennung in einer nachgeschalteten Einrichtung verzichtet werden. Entsprechend kann daher vorgesehen sein, dass die Verbrennungsrückstände am Ende des Rostes aus dem Feuerraum abgezogen werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere bei einem Vorschubrost zur Anwendung kommen. Anders als bei einem Wanderrost, wo sich der Rost selbst in Förderrichtung bewegt, bleiben z.B. die Stäbe des Rosts am Platz und werden nur hin- und herbewegt.
  • Eine dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechende Feuerungsanlage ist in Anspruch 5 angeführt. Diese umfasst zumindest einen Feuerraum, einen darin angeordneten Rost sowie einen Wurfbeschicker, mit welchem Brennstoff entgegen der Förderrichtung des Rosts auf den Rost aufgebracht werden kann. Die Feuerungsanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff mittels des Wurfbeschickers unmittelbar unter der Feuerraumdecke eingebracht werden kann, und zwar in Förderrichtung des Rosts gesehen vor Ende des Rosts, sodass bei Betrieb des Wurfbeschickers am Rost zwischen Wurfbeschicker und Ende des Rostes eine Ausbrandzone entsteht, die nicht mit frischem Brennstoff beaufschlagt werden kann.
  • Bei der Feuerungsanlage kann entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass die Ausbrandzone zwischen 15 und 40%, insbesondere zwischen 20 und 40%, der Länge des Rostes beträgt.
  • Ebenso, dass am Ende des Rostes ein Austrag vorgesehen ist, mit welchem die Verbrennungsrückstände aus dem Feuerraum abgezogen werden können, und/oder dass der Rost ein Vorschubrost ist. Erfindungsgemäß ist der obere Teil der Stirnwand des Feuerraums durch einen abgesenkten Teil der Feuerraumdecke nach innen in den Feuerraum versetzt ist. Dabei ist am oberen Ende der oberen Stirnwand eine Öffnung zum Einbringen des Brennstoffs vorgesehen ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt und wird im Folgenden erläutert.
  • Die Figur zeigt schematisch den Feuerraum 1 einer Feuerungsanlage, in der waagrecht ein Rost 2 angeordnet ist, welcher von links nach rechts fördert. Dieser Vorschubrost besteht aus einzelnen Elementen mit in Förderrichtung ausgerichteten Stäben (in diesem Beispiel haben die Stäbe eine Länge von 500mm), wobei nur jedes zweite Element hin und her bewegt wird. Der Brennstoff 3 wird von oben einem Wurfbeschicker 4 zugeführt und mittels diesem in den Feuerraum 1 gefördert.
  • Der Wurfbeschicker 4 weist ein waagrecht angeordnetes Schleuderrad auf, also die Drehachse des Schleuderrads steht senkrecht. Der Brennstoff 3 wird von oben im Bereich der Nabe des Schleuderrades in den Wurfbeschicker 4 eingebracht und dann mit Hilfe der Flügel des Schleuderrades waagrecht nach außen und - durch Öffnungen des Wurfbeschickers - in den Feuerraum gefördert. Wie bereits vorher erwähnt kann die Drehachse des Schleuderrads auch gegen die Senkrechte gekippt sein.
  • Der Wurfbeschicker 4 selbst ist dabei außerhalb des Feuerraums 1 angeordnet, die Öffnungen des Wurfbeschickers 4 münden in eine Öffnung 6 des Feuerraums 1, und zwar so, dass der Brennstoff so knapp wie möglich unterhalb der Feuerraumdecke 5 ausgebracht werden kann. Die Fallkurven des in den Feuerraum geförderten Brennstoffes sind durch Kurven 7 dargestellt. Zu diesem Zweck ist die Feuerraumdecke 5 vom ausbrandseiten Ende des Feuerraums 1 her bis zur Öffnung 6 für den Brennstoff abgesenkt, sodass über diesem abgesenkten Teil 5a der Feuerraumdecke 5 der Wurfbeschicker 4 Platz hat. In der durch die Absenkung zu bildenden oberen Stirnwand 8 ist die Öffnung 6 des Feuerraums. Die untere Stirnwand 13 des Feuerraums 1 bleibt unverändert. Dabei sind in diesem Beispiel die Stirnwand 8, 13 des Feuerraums 1 senkrecht angeordnet. Die Stirnwand 8, 13 könnte aber auch ganz oder teilweise schräg angeordnet sein, wobei die senkrechte Komponente überwiegen sollte. Sobald die waagrechte Komponente überwiegt, also die Wand mehr als 45° gegen die Senkrechte geneigt ist, muss man diese Wand bereits der Feuerraumdecke 5 zuordnen.
  • Die Feuerraumdecke 5 schließt den Feuerraum 1 an der Oberseite ab und weist eine Öffnung für den Abzug des Rauchgases 9 auf. Ein wesentlicher Teil der Feuerraumdecke ist in diesem Beispiel waagrecht angeordnet, dieser Teil umfasst hier etwa die halbe Länge des Rosts 5. Natürlich kann die Feuerraumdecke auch eine beliebige andere Form haben, die von der jeweiligen Anwendung, insbesondere vom Brennstoff, abhängt. Bei anderen Anwendungen kann etwa die Öffnung für den Abzug des Rauchgases 9 größer oder kleiner sein.
  • Dadurch, dass die Öffnung 6 für den Brennstoff aus dem Wurfbeschicker 4 entgegen der Förderrichtung des Rosts 5 in den Feuerraum hineinversetzt wird, entsteht auf dem Rost 5 die Ausbrandzone 10, in welche direkt aus dem Wurfbeschicker 4 kein frischer Brennstoff 7 gelangen kann. Die Ausbrandzone 10 reicht daher zumindest von senkrecht unterhalb der Öffnung 6, also der oberen Stirnwand 8, bis zum austragseitigen Ende des Rosts 5. Die Ausbrandzone beträgt bei dieser Ausführung etwa ein Sechstel der Länge des Rostes.
  • Der frische Brennstoff 7 aus dem Wurfbeschicker 4 kann nur im übrigen Bereich 11 des Rosts 5 auftreffen. Die Verbrennung beginnt also in diesem Bereich 11 und setzt sich in der Ausbrandzone 10 fort, bis schließlich die am Ende des Rosts 5 übrig bleibende Asche 12 ohne Nachverbrennung aus dem Feuerraum 1 gefördert wird.
  • Statt einem Vorschubrost kann auch ein Wanderrost verwendet werden. Auch muss der Rost nicht waagrecht, sondern er kann auch leicht geneigt angeordnet sein, etwa um bis zu 7° gegen die Horizontale geneigt. Neben der hier beispielhaft gezeigten Ausführung kann der Rost auch in Stufen ausgeführt sein.
    • Bezuaszeichen:
    • 1
    Feuerraum
    2
    Rost
    3
    Zugeführter Brennstoff
    4
    Wurfbeschicker
    5
    Feuerraumdecke
    5a
    abgesenkter Teil der Feuerraumdecke 5
    6
    Öffnung des Feuerraums für Brennstoff
    7
    in den Feuerraum geförderter Brennstoff
    8
    obere Stirnwand des Feuerraums
    9
    Rauchgas
    10
    Ausbrandzone
    11
    Mit Brennstoff beaufschlagter Bereich
    12
    Asche
    13
    untere Stirnwand des Feuerraums

Claims (8)

  1. Verfahren zur Wurfbeschickung bei Feuerungsanlagen, bei welchem Brennstoff (3, 7) mittels eines Wurfbeschickers (4) auf einen im Feuerraum (1) angeordneten Rost (2) aufgebracht wird, wobei die Wurfrichtung der Förderrichtung des Rosts (2) entgegen gerichtet ist, und wobei der obere Teil einer Stirnwand des Feuerraums (1) durch einen abgesenkten Teil (5a) der Feuerraumdecke (5) nach innen in den Feuerraum (1) versetzt ist, so dass der Brennstoff (3, 7) in Förderrichtung des Rosts (2) gesehen vor dem Ende des Rosts (2) eingebracht wird, so das am Rost (2) zwischen dem Wurfbeschicker (4) und dem Ende des Rostes (2) eine Ausgebrandzone (10) entsteht, die nicht mit frischem Brennstoff (3, 7) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff (3, 7) unmittelbar unter der Feuerraumdecke (5) am oberen Ende der oberen Stirnwand (8) über einen Wurfbeschicker (4) mit einem Schleuderrad mit einer zumindest annähernd senkrechten Drehachse eingebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbrandzone (10) zwischen 15 und 40%, insbesondere zwischen 20 und 40%, der Länge des Rostes (2) beträgt.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsrückstände (12) am Ende des Rostes (2) aus dem Feuerraum (1) abgezogen werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rost (2) ein Vorschubrost ist.
  5. Feuerungsanlage zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend zumindest einen Feuerraum (1), mit einem darin angeordneten Rost (2) und einem Wurfbeschicker (4), mit welchem Brennstoff (3, 7) entgegen der Förderrichtung des Rosts (2) auf diesen aufgebracht werden kann, und zwar in Förderrichtung des Rosts (2) gesehen vor dem Ende des Rosts (2), so dass bei Betrieb des Wurfbeschickers (4) am Rost (2) zwischen Wurfbeschicker (4) und dem Ende des Rosts (2) eine Ausbrandzone (10) entsteht, die nicht mit frischem Brennstoff (3, 7) beaufschlagt werden kann, wobei der obere Teil einer Stirnwand (8) des Feuerraums (1) durch einen abgesenkten Teil (5a) der Feuerraumdecke (5) nach innen in den Feuerraum (1) versetzt ist und am oberen Ende der oberen Stirnwand (8) eine Öffnung (6) zum Einbringen des Brennstoffs (3, 7) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wurfbeschicker (4) ein Schleuderrad mit einer zumindest annähernd senkrechten Drehachse aufweist, wobei der Wurfbeschicker derart angeordnet ist, dass der Brennstoff mittels des Wurfbeschickers unmittelbar unter der Feuerraumdecke (5) eingebracht wird.
  6. Feuerungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbrandzone (10) zwischen 15 und 40%, insbesondere zwischen 20 und 40%, der Länge des Rostes (2) beträgt.
  7. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des Rostes (2) ein Austrag vorgesehen ist, mit welchem die Verbrennungsrückstände (12) aus dem Feuerraum (1) abgezogen werden können.
  8. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rost (2) ein Vorschubrost ist.
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EP (1) EP2242949B1 (de)
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