CH676496A5

CH676496A5 -

Info

Publication number: CH676496A5
Application number: CH367588A
Authority: CH
Inventors: Reinhard Goeschl
Original assignee: Tech Buero Ing Reinhard Goesch
Priority date: 1987-10-01
Filing date: 1988-10-03
Publication date: 1991-01-31
Also published as: DE3833616A1

Description

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CH 676 496 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Wirbelschichtfeuerung. Bekanntermassen entsteht die Wirbelschicht' dadurch, dass ein Trägerstrom, z.B. Luft, in ein liegendes Bett aus Feststoffpartikeln, z.B. ein Sandbett, eingeblasen und dieses in einen Wirbelzustand versetzt wird, wobei es die Eigenschaften einer Flüssigkeit erreicht. Nach Erhitzen dieser Schicht aus Feststoffpartikeln wird Brennstoff der Schicht zugeführt. Dieser Brennstoff wird in der Wirbelschicht von den Feststoffpartikeln sofort umschlossen und verbrennt dort von aussen nach innen. Wird Luft als Trägerstrom verwendet, so ist diese gleichzeitig die Verbrennungsluft. Die Feststoffpartikel wirken als Wärmeträgermedium zwischen dem Brennstoff, Rauchgas und den Heizflächen,

Wirbelschichtfeuerungen mit einer Einrichtung zur Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas, insbesondere Luft, welches bevorzugt den Trägerstrom für die Feststoffpartikel der Wirbelschicht bildet und mit einem in der Wirbelschicht angeordneten Wärmetauscher, insbesondere einem Rohrwärmetauscher versehen ist, sind etwa aus der DE-OS 3 437 486 bekannt geworden. Ebenso zeigt etwa die AT-PS 382 227 eine Wirbelschichtfeuerung, bei der jedoch der Wärmetauscher als zylindrisches Rohr ausgebildet ist.

Probleme in Wirbelschichtfeuerungen ergeben sich dadurch, weit die Wirbelschicht nur dann ihre Aufgabe erfüllen kann, wenn die Feststoffpartikel (Sand oder anderes Inertmaterial) bei den auftretenden Temperaturen nicht sintern oder schmelzen. Da nun der Ascheerweichungspunkt des Wirbelbettmaterials im allgemeinen weit unter der Verbrennungstemperatur liegt, mit Vorsorge getroffen werden, damit die Verbrennungstemperatur im Wirbelbett unter dem Ascheerweichungspunkt des Wirbelbettmaterials zu liegen kommt. Beim Einbau von Tauchheizflächen ist nun auf die Grösse dieser Heizflächen bei der Auswahl der Brennstoffe Rücksicht zu nehmen. Dies führte bis nun dazu, dass Brennstoffe mit unterschiedlichen Wassergehalten in Wirbelschichten mit Tauchheizflächen nur bedingt verbrannt werden konnten. Steigt nämlich der Wassergehalt im Brennstoff, so wird mehr Energie für die Verdampfung dieses Wassers aufgewendet und die Verbrennungstemperatur sinkt. Dies kann soweit führen, dass die Bettemperatur soweit absinkt, dass ein Betrieb der Feuerung nicht mehr möglich ist. In der AT-PS 385 109 ist die Möglichkeit erwähnt, abwechselnd hochwertige und minderwertige (hoher Wäser- und/oder Aschegehalt) Brennstoffe zu verfeuern, und zwar unter Verwendung von Wärmetauschern in Form von z.B. Tauchheizflächen mit variabel wirksamer Fläche, um eine Wärmeabfuhr zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Bettemperatur bei einem vorgegebenen Brennstoff zu ermöglichen. Um Tauchheizflächen zu vermeiden und einen Teillastbetrieb befriedigend vornehmen zu können, wird in dem genannten Dokument vorgeschlagen, die Grösse des fluldisierten Bereiches zu ändern, wobei dem Bettmaterial Wärme entzogen werden kann, und der fluidisierte Bettbereich auf zumindest einen Bereich entsprechend der Teillast verkleinert wird, wozu der verkleinerte fluidisierte Bereich innerhalb des gesamten Bettbereichs zeitlich schrittweise verschoben wird, und/oder der verkleinerte fluidisierte Bereich zeitlich schrittweise vergrössert und verkleinert wird, und/oder der verkleinerte fluidisierte Bereich örtlich sprunghaft versetzt wird, so dass im gesamten Bettbereich eine im wesentlichen gleiche mittlere Temperatur aufrechterhalten wird, wobei die Brennstoffzufuhr im wesentlichen zu verkleinerten fluidisierten Bereich erfolgt. Die Veränderung der aktiven Wirbelschicht-Bettfläche erfolgt dabei durch Verändern der Luftmenge. Erfahrungsgemäss führt jedoch die Veränderung der Luftgeschwindigkeit in der Wirbelschicht zu Unstabilitäten im Bett.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einer Wirbelschichtfeuerung, insbesondere zum Verbrennen von Brennstoffen unterschiedlichen Wassergehaltes, gegebenenfalls mit grossstückigen Inertteilen, wobei eine Einrichtung zur Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas und in der Wirbelschicht angeordneter Wärmetauscher mit variabel wirksamer Fläche vorgesehen ist, in einfacher Weise selbst auch bei Brennstoffen verschiedener Wassergehalte die Verbrennungstemperatur auch bei Teillastbetrieb konstant zu halten. Der Teiliast-betrieb stellt nämlich, wie sich aus Vorstehendem ergibt, einen in Wirbelschichtheizungen problematischen Lastbereich dar. Bei gleichbleibenden Tauchheizflächen kann nämlich dieser Teillastbetrieb nur dann gefahren werden, wenn die Temperatur im Bett abgesenkt wird. Diese Probleme erhöhen sich noch, wenn die Forderung erhoben wird, auch im Teillastbetrieb eine bestimmte Verbrennungstemperatur zu fahren. Die hier aufgezeigten Probleme werden nun bei einer Wirbelschichtfeuerung der vorerwähnten Art gelöst, wenn gemäss der Erfindung die Eintauchtiefe des Wärmetauschers in die Wirbelschicht veränderbar ist. Durch die Erfindung gelingt es, je nach Eintauchtiefe die Temperatur im Wirbelbett zu regulieren und auch für den Fall der Verteuerung von Brennstoffen mit stark wechselndem Wassergehalt, konstante Verbrennungstemperatur, und zwar auch im Teiliastbereich, zu fahren. Die Luftgeschwindigkeit bleibt konstant, da ja die Heizfläche In das Bett ein- oder aus diesem ausgeschoben wird. Die Änderung der wirksamen Wärmetauscherfläche ist dabei problemlos durchzuführen. Die Veränderung kann dabei entweder durch seitliches Herausziehen des Wärmetauschers aus der Wirbelschicht oder aber in besonderer Ausgestaltung der Erfindung auch dadurch erfolgen, dass der Wärmetauscher vertikal bewegbar angeordnet ist. Die feinfühlige Steuerung ist erzielbar, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Wärmetauscher auch an ausserhalb der Feuerung befindlichen, insbesondere hydraulisch betätigbaren Hebeböcken abgestützt ist. Durch Beaufschlagen dieser Hebeböcke in der einen oder anderen Richtung kann dabei der Wärmetauscher mehr oder weniger weit in die Wirbelschicht eingetaucht werden und damit mehr oder weniger Wärme abführen, wodurch die Temperatur der Wirbelschicht feinfühlig reguliert werden kann.

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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Achsschnitt durch eine erfindungsge-mäss ausgestaltete Einrichtung, und

Fig. 2 ebenfalls einen Achsschnitt, jedoch in einer um 90° gegenüber Fig. 1 gedrehten Ebene.

In der Zeichnung ist mit 1 die Wirbelschicht bezeichnet. Als Wirbelschichtmaterial werden vor allem Sandpartikel verwendet. Der Trägerstrom, der im vorliegenden Fall ein sauerstoffhaltiges Gas, insbesondere Luft, ist, wird über eine Einrichtung 2 den Feststoffpartikeln zugeführt, um das Bett zu fluidisieren. Die Einrichtung der Zufuhr des Trägerstromes besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus parallel zueinander angeordneten, in das Wirbelbettmaterial eingeschobenen Rohrenä auf welchen Düsen aufgesetzt sein können, oder aber die mit Düsenleisten versehen sind. Die Düsen münden dabei aus dem Rohrinneren in das Wirbelbettmaterial. Der Wärmetauscher 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Rohrwärmetauscher ausgebildet, wobei die Rohre des Wärmetauschers 3 zwischen die Düsenrohre ragen, über welche der Trägerstrom dem Wirbelbettmaterial zugeführt wird. Die Eintauchtiefe des Wärmetauschers 3, d.h. die Eintauchtiefe der Rohre in die Wirbelschicht 1, ist dabei veränderbar, so dass in Abhängigkeit des Wassergehaltes im Brennstoff und des Lastbetriebes die Eintauchtiefe reguliert werden kann und damit Brennstoffe verschiedenster Qualität, verschiedenster Wassergehalte und auch mit grossstückigen Inertanteilen in verschiedenen' Lastzuständen verbrannt werden können.

Der Wärmetauscher 3 ist ausserhalb der Feuerung 6 auf Hebeböcken 4 abgestützt. Diese Hebeböcke sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als hydraulische Kolben/Zylindereinheiten ausgebildet, die auf den Sammler einwirken, in welchen die Rohre des Wärmetauschers 3 einmünden.

Die Ansteuerung der Hebeböcke 4 kann von einem elektronischen Rechner aus erfolgen, der die Eintauchtiefe der TauGhheizfläche 3 in Abhängigkeit von der Temperatur des Bettes, dem Betriebspunkt und dem Brennstoff steuert.

Claims

Patentansprüche

1. Wirbelschichtfeuerung insbesondere zum Verbrennen von Brennstoffen unterschiedlichen Wassergehaltes, gegebenenfalls mit grossstückigen Inertteilen, wobei eine Einrichtung zur Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas und ein in der Wirbelschicht angeordneter Wärmetauscher mit variabel wirksamer Fläche vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintauchtiefe des Wärmetauschers (3) in die Wirbelschicht (1) veränderbar ist.

2. Wirbelschichtfeuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (3) auf ausserhalb der Feuerung (6) befindlichen, insbesondere hydraulisch betätigbaren Hebeböcken (4) abgestützt ist.

3. Wirbelschichtfeuerung nach Anspruch 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (3) vertikal bewegbar angeordnet ist.

4. Wirbelschichtfeuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (3) als Rohrwärmetauscher ausgebildet ist.

5. Wirbelschichtfeuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zugeführte sauerstoffhaltige Gas Luft ist.

6. Wirbelschichtfeuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zugeführte sauerstoffhaltige Gas auch den Trägerstrom für die Feststoffpartikel der Wirbelschicht bildet.

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