DE2952091A1

DE2952091A1 - Verfahren und vorrichtung zum einspeisen feinteiliger kohle in eine wirbelschichtfeuerung

Info

Publication number: DE2952091A1
Application number: DE19792952091
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: FERDINAND LENTJES DAMPFKESSEL- und MASCHINENBAU; Ferdinand Lentjes Dampfkessel und Maschinenbau 4000 Duesseldorf; LENTJES DAMPFKESSEL FERD
Current assignee: LENTJES AG 4000 DUESSELDORF DE
Priority date: 1979-12-22
Filing date: 1979-12-22
Publication date: 1981-07-02
Also published as: DE2952091C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einspeisen fein-
teiliger Kohle in eine Wirbelschicht, in die von unten her Verbrennungsluft eingeblasen wird.
Eine Wirbelschichtfeuerung bietet den Vorteil, daß sich in ihr ein breites Brennstoffband hinsichtlich Heizwert, Aschegehalt und Feuchtigkeit wirtschaftlich verbrennen läßt. Darüber hinaus enthalten die Abgase nur geringe Mengen SO2 und NOx.
Bei einer solchen Wirbelschichtfeuerung werden feinteilige Kohle und ein Inertstoff dadurch im Schwebezustand gehalten, daß mit entsprechender Geschwindigkeit Verbrennungsluft von unten her in die Wirbelschicht eingeblasen und gleichzeitig die Kohle in die Wirbelschicht eingebracht wird. Auf diese Weise läßt sich auch die in großen Mengen vorkommende heizwertarme Braunkohle verfeuern.
Bei einem bekannten Strahlungskessel wird grobstückige Kohle von der Seite her in ein Wirbelbett des Kessels eingebracht. Diese Art des Einbringens feinteiliger Kohle in die Brennkammer eines Dampferzeugers ist nur für kleine Anlagen geeignet.
Des weiteren ist es bekannt, Kohlenstaub durch Aufwerfen in eine Wirbelschicht einzubringen. Damit ist jedoch ein schlechter Ausbrand und ein schlechter Entschwefelungsgrad verbunden, da die feinen Kohlepartikel sofort ausgetragen werden. Ferner läßt sich eine Sichtung nach Korngröße nicht vermeiden, da die größeren Teilchen am weitesten geworfen werden. Demzufolge ist eine gleichmäßige Beschickung der Wirbelschicht nicht möglich.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren wird die in einem Kohlebunker gelagerte Kohle durch eine pneumatische Förderleitung vom Kohlebunker in die Wirbelschichtfeuerung gebracht.
Hierbei ist für jede Brennstoffdüse der Wirbelschichtfeuerung eine eigene pneumatische Förderleitung erforderlich. Hinzu kommt, daß bei dem bekannten Verfahren mit einer Brennstoffdüse nur eine Fläche von 1 bis 2 m² erfaßt wird. Dieses Verfahren ist mit einem hohen Eigenbedarf an Energie verbunden, störanfällig und unterliegt einem hohen Verschleiß. Von Nachteil ist auch, daß dieses Verfahren nur für trockene Kohle geeignet ist.
Üblicherweise ist ein mit Kohle gefüllter Bunker mit der Wirbelschichtfeuerung über eine Rohrleitung verbunden, durch die feinteilige Kohle pneumatisch in die Wirbelschichtfeuerung gefördert wird. Dadurch soll verhindert werden, daß die Kohle auf ihrem Wege zur Wirbelschichtfeuerung aus der Atmosphäre Feuchtigkeit aufnimmt, die zu Schwierigkeiten beim pneumatischen Fördern und Einbringen der Kohle in die Wirbelschicht führen könnte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei dem das Einbringen von Kohle in eine Wirbelschicht bedeutend vereinfacht und vergleichmäßigt wird, sowie ein Vortrocknen der Kohle entfällt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der einleitend genannten Art die feinteilige Kohle erfindungsgemäß mindestens zum Teil von oben in die Wirbelschicht eingebracht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kommt mit einem geringeren Eigenbedarf an Energie aus, weil der Transport der Kohle zu der Wirbelschicht wesentlich einfacher ist und zudem ein Vortrocknen der Kohle entfällt. Außerdem besteht nicht mehr die Gefahr einer Sichtung nach Korngrößen. Die Erfindung ermöglicht es, die Vorteile des mechanischen Zuführens von Kohle zu einer Wirbelschicht beizubehalten und gleichzeitig deren Nachteile zu vermeiden.
Vorzugsweise wird die Kohle ausschließlich von oben in die Wirbelschicht eingebracht. In jedem Falle sollte die Kohle über den gesamten Feuerungsquerschnitt der Wirbelschicht zugeführt werden, um eine gleichmäßige Versorgung der Wirbelschicht zu gewährleisten. In diesem Falle liegt über den gesamten Feuerungsquerschnitt die gleiche Korngrößenverteilung der Kohle vor.
Die Sekundärluft kann wenigstens teilweise von oben her schräg nach unten in die Wirbelschicht eingeblasen werden. Dadurch erhalten die unter dem Einfluß der Schwerkraft nach unten absinkenden Kohlepartikel eine zusätzlich nach unten gerichtete Beschleunigung, so daß die Kohlepartikel nicht durch den von der Wirbelschicht herrührenden Auftrieb ausgetragen werden, ehe sie die Wirbelschicht erreichen. Die Sekundärluft kann auch ausschließlich von oben schräg nach unten in die Wirbelschicht eingeblasen werden. In jedem Falle sollte die Sekundärluft über den gesamten Feuerungsquerschnitt in die Wirbelschicht eingeblasen werden. Das führt zu einer weiteren Vergleichmäßigung der Wirbelschichtfeuerung.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens.
Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß oberhalb oder in der Wirbelschicht über die Breite der Wirbelschichtfeuerung verteilt Hohlbalken zum Zuführen mindestens eines Teiles der Kohle angeordnet sind. Dabei entfallen auch die langen Rohrleitungen zum pneumatischen Zuführen der Kohle zur Wirbelschichtfeuerung, weil sich die Kohle ohne weiteres mechanisch in die Hohlbalken einbringen läßt. Außerdem kann eine Kohle eingesetzt werden, deren Feuchtigkeitsgehalt ein pneumatisches Fördern unmöglich macht. Die Hohlbalken können geneigt oder horizontal verlaufen. Zweckmäßigerweise sind mehrere Hohlbalken nebeneinander in einer gemeinsamen Ebene angeordnet; der Abstand der einzelnen Hohlbalken voneinander ergibt sich in Abhängigkeit von den gerade vorliegenden Bedingungen. Die Hohlbalken können Förderer und Verteiler für die Kohle enthalten. Zweckmäßigerweise erstrecken diese sich über die gesamte Tiefe des Feuerraumes, so daß der gesamte Feuerungsquerschnitt erfaßt wird.
Die Hohlbalken können auch aus miteinander verbundenen, insbesondere miteinander verschweißten Rohren und Stegen bestehen und an den wasserdampfseitigen Kühlkreislauf angeschlossen sein. Dadurch ist sichergestellt, daß die Förderer, Hohlbalken sowie die Verteiler für die Kohle nicht überhitzt werden. Im unteren Bereich der Hohlbalken können sich jeweils einander gegenüberliegende Längsschlitze befinden. Diese können durchgehend oder unterbrochen ausgeführt sein. Der aus den Hohlbalken austretende Kohlenstaub fällt durch die Längsschlitze und sinkt von hier aus in die Wirbelschicht ab.
Zweckmäßigerweise verläuft in den Hohlbalken jeweils ein Förderrohr, das mit Austrittsöffnungen für den Kohlenstaub versehen ist. Hierbei können die Austrittsöffnungen für die Kohle zwischen der Kesselvorderwand und der Kesselrückwand entlang eines halben Schraubenganges auf einer Schraubenlinie verteilt sein. Statt dessen können aber auch wahlweise die Austrittsöffnungen für die Kohle zwischen der Kesselvorderwand und der Kesselrückwand auf n/2 Schraubengänge verteilt sein. Hierdurch wird in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Förderrohres eine bestimmte Kohlenmenge in der Zeiteinheit in die Wirbelschicht gegeben.
Die Vorrichtung kann auch so beschaffen sein, daß jedes Förderrohr aus zwei konzentrischen, gegeneinander verdrehbaren und/oder axial verschiebbaren Rohren mit in ihrer Ausgangsstellung deckungsgleichen Bohrungen besteht. In den Hohlbalken kann auch je eine Förderschnecke angeordnet sein. Auf diese Weise ist es ohne weiteres möglich, die Hohlbalken ohne Gefälle, das heißt horizontal anzuordnen, ohne daß sich die Gefahr von Verstopfungen ergibt.
Es empfiehlt sich, im Bereich der unteren Mantellinie des Förderschneckenrohres zwischen der Kesselvorderwand und der Kesselrückwand eine Abwurf öffnung, beispielsweise einen Schlitz anzuordnen. Diese Abwurf öffnung kann durchgehend oder unterbrochen ausgeführt sein. Der freie Querschnitt der Abwurf öffnung kann mittels einer verschiebbaren Leiste veränderlich ausgeführt sein, wobei eine Kante der Leiste gezahnt sein kann. Des weiteren besteht die Möglichkeit, den freien Querschnitt der Abwurf öffnung über ihre Länge unterschiedlich groß zu gestalten. Dadurch ergibt sich eine weitere Möglichkeit, um die Wirbelschicht über die gesamte Tiefe des Feuerraumes zwischen Kesselvorderwand und Kesselrückwand gleichmäßig mit Kohlenstaub zu beschicken. Die Wahl des Abstandes zwischen den einzelnen Hohlbalken sowie zwischen den äußeren Hohlbalken und den ihnen gegenüberliegenden Seitenwänden erfolgt nach Zweckmäßigkeitsgesichtspunkten.
Weiterhin empfiehlt es sich, durch die Förderrohre für die Kohle Rauchgase oder heiße Verbrennungsluft zu führen, um auf diese Weise, wenn auch nicht unbedingt erforderlich, die Kohle zu trocknen und den thermischen Wirkungsgrad der Gesamtkesselanlage entsprechend gUntiger zu gestalten. Im oberen Bereich der Hohlbalken kann ein Sekundärluftkanal mit Sekundärluftdüsen angeordnet sein. Hierbei können die sich gegenüberliegenden Düsen benachbarter Hohlbalken direkt oder versetzt zueinander gegenüberliegend angeordnet sein. Die Sekundärluftdüsen sind hierbei zweckmäßigerweise schräg nach unten geneigt.
Damit wird auf den unterhalb der Hohlbalken absinkenden Kohlenstaub von oben her ein gewisser Impuls nach unten ausgeübt, der verhindert, daß ein Teil der Kohlepartikel, insbesondere der Feinanteil aus dem Verbrennungsraum ausgetragen wird, bevor er in die Wirbelschicht gelangt ist.
Die Erfassung des Gesamtquerschnitts durch ein aus nebeneinander angeordneten Hohlbalken bestehendes Balken-Gitter eröffnet als weiteren Vorteil die Möglichkeit eines über den Feuerungsquerschnitt gleichmäßigen Einspe i sens von Sekundärluft zur Verringerung des Anteils brennbarer Bestandteile im Flugstaub. Die dafür erforderliche Gebläseleistung ist wegen der nur geringen zu überbrückenden Abstände kleiner als bei den bisher bekannten Vorrichtungen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles des näheren erläutert.
In der Zeichnung zeigt: Fiz. 1 einen Schnitt durch einen Dampfkessel nach der Linie I-I der Fig. 3, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 3, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1 und Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1 beziehungsweise den Ausschnitt A der Fig. 2 in vergrößerter Darstellung.
Die in der Zeichnung dargestellte Anordnung dient zum Einspeisen von Kohle in die Wirbelschicht eines Dampferzeugers 1, in dem sich oberhalb eines Anströmbodens 2 eine Wirbelschicht 3 befindet, die sich vom Anströmboden 2 bis zu ihrer oberen Grenzlinie 4 erstreckt. Innerhalb der Wirbelschicht sind Uberhitzer- und/oder Siederohre 5 angeordnet. Unterhalb des Anströmbodens 2 befindet sich ein Luftkasten 6, in den Verbrennungsluft in Richtung des Pfeiles 7 strömt, um von hier aus durch den Anströmboden 2 in die Wirbelschicht 3 weiterzuströmen.
Oberhalb der oberen Grenzlinie 4 sind Hohlbalken 8 so angeordnet, daß sie sich über die Tiefe des Verbrennungsraumes erstrecken. Wie insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich ist, bestehen die Hohlbalken 8 aus einem oberen Kanal 9 und einem unteren Kanal 10. An den beiden unteren Kanten jedes Hohlbalkens 8 befinden sich zwei einander gegenüberliegende Längsschlitze 11 und 12. Innerhalb des zieren Kanals 10 ist in einem äußeren Förderrohr 13 ein inneres Förderrohr 14 drehbar gelagert. Der obere Kanal 9 führt Sekundärluft und besitzt über seine Länge verteilt zu beiden Seiten einander gegenüberliegend Sekundärluftdüsen 15 und 16, die schräg nach unten geneigt sind, so daß die durch die austretende Sekundärluft in Richtung der Pfeile 17 und 18 schräg nach unten strömt.
Der Hohlbalken 8 selbst besteht aus miteinander verschweißten Flossenrohren 19 und deren Stegen 20; er ist etwa in der Mitte durch einen Trennboden 21 in die obere und untere Hälfte 9, 10 geteilt. Im unteren Teil des Hohlbalkens 8 erstreckt sich unter Belassung der Längsschlitze 11 und 12 ein dachförmiges Blech 22 auf mit Stegen 23 verbundenen Rohren 24.
Die Rohre 19, 24 des Hohlbalkns 8 münden zu beiden Seiten in Endrohre 25, 26, die an einen in der Zeichnung nicht dargestellten wasserdampfseitigen Kühlkreislauf angeschlossen sind. Leerseite

Claims

"Verfahren und Vorrichtung zum Einspeisen feinteiliger Kohle in eine Wirbelschichtfeuerung" Patentansprüche: Verfahren zum kontinuierlichen Einspeisen feinteiliger Kohle in eine Wirbelschichtfeuerung, in die von unten her Verbennungsluft eingeblasen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kohle mindestens zum Teil von oben in die Wirbelschicht eingespeist wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Kohle ausschließlich von oben eingespeist wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Kohle über den gesamten Feuerungsquerschnitt in der Wirbelschicht eingespeist wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Sekundärluft wenig-stens teilweise von oben her schräg nach unten in die Wirbelschicht eingeblasen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß Sekundärluft ausschließlich von oben eingeblasen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Sekundärluft über den gesamten Feuerungsquerschnitt in die Wirbelschicht eingeblasen wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß oberhalb oder in der Wirbelschicht (3) über die Breite der Wirbelschicht verteilt Hohlbalken (8) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß mehrere Hohlbalken (8) nebeneinander in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß in den Hohlbalken (8) Förderer- und/oder Verteiler (13, 14) angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hohlbalken (8) aus miteinander verbundenen Rohren (19, 24) und Stegen (20, 23) bestehen und an einen wasserdampfseitigen Kühlkreislauf angeschlossen sind.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im unteren Teil der Hohlbalken (8) jeweils einander gegenüberliegende Längsschlitze (11, 12) verlaufen.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Längsschlitze (11, 12) durchgehend oder unterbrochen ausgeführt sind.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hohlbalken (8) geneigt verlaufen.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hohlbalken (8) horizontal verlaufen.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in den Hohlbalken (8) jeweils ein mit Austrittsöffnungen versehenes Förderrohr (13) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Austrittsöffnungen zwischen der Kesselvorderwand und der Kesselrückwand entlang eines halben Schraubenganges auf einer Schraubenlinie verteilt sind.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Austrittsöffnungen zwischen der Kesselvorderwand und der Kesselrückwand auf n/2 Schraubengängen verteilt sind.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jedes Förderrohr (13, 14) aus zwei koaxialen, gegeneinander verdrehbaren und/oder axial verschiebbaren Rohren (13, 14) mit in Ausgangsstellung deckungsgleichen Bohrungen besteht.
19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in den Hohlbalken (8) je eine Förderschnecke angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich im Bereich der unteren Mantellinie des Förderschneckenrohres zwischen der Kesselvorderwand und der Kesselrückwand eine Abwurf öffnung erstreckt.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Abwurf öffnung durchgehend oder unterbrochen ausgeführt ist.
22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der freie Querschnitt der Abwurf öffnung von einer verschiebbaren Leiste überdeckt wird.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß eine Kante der Leiste gezahnt ist.
24. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der freie Querschnitt der Abwurf öffnung über ihre Länge unterschiedlich groß ist.
25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Förderrohre (13, 14) an eine Rauchgas- oder Verbrennungsluftleitung angeschlossen sind.
26. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich im oberen Teil des Hohlbalkens (8) ein Sekundärluftkanal (9) mit Sekundärluftdüsen (15, 16) erstreckt.
27. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die einander gegenüberliegenden Düsen (15, 16) benachbarter Hohlbalken (8) versetzt zueinander angeordnet sind.
28. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sekundärluftdüsen (15, 16) schräg nach unten geneigt sind.