DE2525745C2 - Schmelzkammerfeuerung mit Flugasche-Rückführung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schmelzkammerfeuerung für einen Dampferzeuger mit nachgeschalteten Staubabscheidern und Flugasche-Rückführung, bei der die Flugasche über eine sich im Bereich des Schmelzkammerbodens befindende Düse in einem spitzen Winkel gegen die Schmelzenoberfläche in den Brennraum eingeblasen wird.

Dampfkessel zur Dampferzeugung sind in zahlreidien Variationen bekannt. Insbesondere werden zur Erzeugung von Dampf bei überkritischem Druck sogenannte Zwangsdurchlaufkessel verwendet. Der Gesamtaufbau eines Dampferzeugers läßt sich den jeweiligen Bedingungen (Rauchgas- und Arbeitsmittelbewegung, Dampfzustand, Platzverhältnisse usw.) weitgehend anpassen. Die nachfolgend beschriebene Erfindung läßt sich daher an sehr vielen verschiedenen Typen anwenden.

Es ist bekannt, daß Bauart und Betriebsweise feuerbeheizter Dampferzeuger wesentlich durch die im Brennstoff enthaltenen Verunreinigungen beeinflußt werden. Die unverbrennlichen Beimengungen fallen als Asche oder Schlacke in der Brennkammer, in den Rauchgaskanälen und in den Heizflächenteilen an und müssen, soweit möglich, entfernt werden. Bei Schmelzkammerfeuerungen wird die Temperatur in einem Teil des Brennraumes so hoch gehalten, daß die Asche weitgehend eingeschmolzen und in flüssigem Zustand gehalten und ausgetragen werden kann. Feine Ascheteilchen werden aber trotzdem durch den Rauchgasstrom bis in den Kamin getragen und ausgeworfen bzw. durch Staubabscheider festgehalten. Das Ausscheiden des Flugstaubes wird beispielsweise durch Elektrofilter oder mechanische Filter erreicht. Der ausgeschiedene Flugstaub wird nach dem Abscheiden, wie an sich bekannt, gesammelt und über Flugstaubdüsen dem Feuerraum wieder zugeführt, damit er sich mit der schmelzenden Schlacke verbindet und leichter und staubfrei abgeführt werden kann.

Es ist bekannt, den Flugstaub dem Brennraum eines Dampfkessels, der z. B. eine etwa zylindrische Form mit abgeschrägten oberen und unteren Böden hat, im oberen Teil wieder zuzuführen. Dazu kann eine Staubdüse im Bereich der Luft- und Brennstoffzuführung angeordnet sein; der eingeblasene Flugstaub wird von der Luft und dem Brennstoff mitgerissen und gelangt in die heißen Zonen, in denen auch die Schlacke anfällt. Der Flugstaub kann auch über Leitungen in den unteren Teil der Brennkammer eingeführt werden (FR 10 47 669). Ein Teil des eingeblasenen oder eingeführten Flugstaubes verbindet sich mit der Schlacke und wird zum Schmelzen gebracht

Weiter ist bekannt, die Flugstaubdüsen durch Luft oder Wasser zu kühlen; sie können deshalb beispielsweise in einer Zweitluftdüse der Feuerung angebracht werden (VGB, Fachkunde für den Dampfkraftwerksbetrieb, 2. Auflage (1971), Seite 320).

Bei den bekannten Ausführungen wird ein relativ großer Teil der Flugasche nicht geschmolzen, sondern gelangt wieder in den Rauchgasstrom und muß in den Filtern erneut abgeschieden werden. Die Filterbelastung ist daher sehr hoch und die Filter müssen laufend gereinigt werden.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Schmelzkammerfeuerung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine größere Menge der eingeblasenen Flugasche gebunden wird, wobei eine ausreichende Kühlung der Düse zur Rückführung der Flugasche gewährleistet sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Düse für die Flugasche in den Brennraum hineinragt und aus Innenrohr, umhüllendem Kühlrohr, wandseitigem Schutzschild und mündungsseitigem Kragen besteht.

Das umhüllende Kühlrohr umschließt vorteilhaft das Innenrohr schraubenförmig. Die Rohrwindungen sind miteinander verschweißt und bilden einen einzigen Körper, der für sich allein auswechselbar ist.

Es ist zweckmäßig, die Einblasdüse gegen die radiale Richtung schräg zu stellen, so daß der Einblasstrahl tangential zu einem gedachten Kreis auftrifft, der zwischen Schlackenauslauf und Kesselwand liegt. Hierdurch wird die Schlackenschmelze ständig in einer gewissen Bewegung gehalten; der Einblasstrahl mit der Flugasche trifft jeweils einen »frischen« Bereich, der noch nicht verkrustet ist und die Einbingung der Ascheteilchen erleichtert.

Die Flugasche wird in einem spitzen Winkel — vorzugsweise 20° bis 45° — gegen die Oberfläche der Schmelze eingeblasen. Hierdurch ergibt sich die überraschende Möglichkeit, die Flugasche beim Einblasen in die Oberfläche der Schmelze »einzudrücken« und damit wesentlich besser als bisher einzubinden und zum Schmelzen zu bringen.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Flugaschedüse wird das Innenrohr keinen unzulässig hohen Temperaturen ausgesetzt. Eventuell verschlissene Teile können leicht ausgewechselt werden. Weitere Eigenschaften der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden anhand der Zeichnungen beispielhaft erläutert. Die Figuren zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Dampfkessel mit Schmelzkammerfeuerung;

Fig. 2 ein Detail der Fig. 1, nämlich einen Schnitt durch eine Düse;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Dampfkessel gemäß F i g. 1 entlang der Schnittlinie 3... 3.

In F i g. 1 ist der untere Teil eines Dampfkessels mit dem Brennraum (1) und dem unteren Teil des Dampfkesselkörpers (2) mit Rohrschlangen und Rauchgasführung dargestellt. Der Brennraum ist im wesentlichen als zylindrischer Körper gestaltet, dessen obere und untere Wandungen abgeschrägt sind. Im oberen Bereich des Brennraumes sind mehrere Einlaßöffnungen (4), (5), (6) für die Zuführung von Brennstoff, Luft

sowie bisher für die Zuführung von Flugasche vorhanden. Am Boden der Schmelzenkammer (9) befindet sich die Schmelze (8). Die Schmelzkammer hat einen Schlackenauslauf (10).

Die erfindungsgemäße Düse (12) für Flugasche ist im Bereich der Schmelzkammer (9), also unterhalb des Brennraumes, angeordnet

Die Düse ist gegen die Horizontale geneigt und steht gemäß F i g. 3 schräg zur radialen Richtung.

Der Einblasstrahl trifft auf die Oberfläche der ^|0 Schmelze tangential zu einem (gedachten) Kreis (14), der zwischen Schlackenauslauf und Kesselwand (15) liegt.

Der Kreis (14) ist hinreichend groß zu wählen, damit der eingeblasene Flugstaub ausreichend Zeit zur Einbindung hat, bevor die Schlacke in den Schlackenauslauf (10) eintritt. Der Kreis darf jedoch nicht so groß gewählt werden, daß der Kragen (18) der Düse die Wand der Brennkammer berührt, da sonst das Freischmelzen der Düse gefährdet ist und die Düse verstopfen kann.

Die Düse wird mit Luft, vorgewärmter Luft oder warmem Rauchgas betrieben. Die Strahlrichtung ist etwa 20° bis 45° gegen die Oberfläche der Schmelze geneigt. Die Strahlgeschwindigkeit wird hinreichend groß gewählt, um den eingeblasenen Flugstaub in die Oberfläche der Schmelze »einzudrücken«.

Die Fig. 2 zeigt Einzelheiten zum Aufbau der erfindungsgemäßen Düse. Die Düse ragt durch die Kesselwand (15), die durch bestiftete und bestampfte Heizflächen gegen zu hohe Sirahlur-gswärme geschützt ist Neben dem Innenrohr (13) ist an der Mündung (17) der Düse ein Kragen (18) vorgesehen. Dieser Kragen gibt der ablaufenden, flüssigen Schlacke die Möglichkeit, ohne Verschluß der Düse (12) von dieser ablaufen zu können. Um den Wärmeverschleiß zu vermindern, isi eine Kühlrohrwicklung (19) vorgesehen, die im Kesselbereich der Düse diese umgibt. Die Kühlrohrwindungen sind über die Leitungen (20), (21) nach lußen geführt. Der aus der Rohrwicklung gebüdete Schutzschild (19a^ verschließt die Durchtrittsöffnung in der Außenwand der Brennkammer und verhindert das Austreten von flüssiger Schlacke. Die Kühlrohrwicklung ist als ein einziges Bauteil ausgeführt und kann — wie das Innenrohr — leicht ausgewechselt werden. Die Halterung der Düse (12) besteht aus zunderbeständigem Silizium-Chromstahl. Die Düse muß weit genug in den Brennraum hineinragen, damit die Schlacke frei abtropfen kann.

Die bestiftete Kühlrohrwindung ist vorzugsweise von einer Silizium-Carbid-Masse fest umgeben, so daß auch hier eine bessere Wärmeverteilung und Schutzwirkung hervorgerufen wird.

Durch die Verwendung der neuen Einblasdüse ist es möglich, die Staubentwicklung zu reduzieren, die Staubabscheider zu entlasten und mögliche Umwelt- und Kesselschäden auf ein Minimum zu reduzieren. Unter Kesselschäden werden insbesondere Ascheerosionen verstanden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schmelzkammerfeuerung für einen Dampferzeuger mit nachgeschalteten Staubabscheidern und Flugasche-Rückführung, bei der die Flugasche über eine sich im Bereich des Schmelzkammerbodens befindende Düse in einem spitzen Winkel gegen die Schmelzenoberfläche in den Brennraum eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (12) für die Flugasche in den Brennraum hineinragt und aus Innenrohr (13), umhüllendem Kühlrohr (19), wandungsseitigem Schutzschild (19a) und mündungsseitigem Kragen (18) besteht

2. Schmelzkammerfeuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das umhüllende Kühlrohr (19) das Innenrohr (13) schraubenförmig umschließt, wobei die Rohrwindungen miteinander verschweißt sind und einen einzigen Körper bilden.

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